자신의 손으로 집을 난방하기 위한 열 펌프를 만드는 방법: 작동 원리 및 조립 다이어그램

열 펌프의 첫 번째 버전은 열 에너지에 대한 요구를 부분적으로만 충족할 수 있었습니다.현대 품종은 더 효율적이며 난방 시스템에 사용될 수 있습니다. 이것이 바로 많은 주택 소유자가 자신의 손으로 히트펌프를 설치하려고 하는 이유입니다.

설치 예정 지역의 지리 데이터를 고려하여 히트 펌프에 가장 적합한 옵션을 선택하는 방법을 알려 드리겠습니다. 고려 대상으로 제안된 기사에서는 "녹색 에너지" 시스템의 작동 원리를 자세히 설명하고 차이점을 나열합니다. 우리의 조언을 통해 귀하는 의심할 여지없이 효과적인 유형을 결정하게 될 것입니다.

독립된 장인을 위해 히트펌프 조립 기술을 소개합니다. 고려할 수 있도록 제시된 정보는 시각적 다이어그램, 사진 선택 및 두 부분으로 구성된 자세한 비디오 지침으로 보완됩니다.

히트펌프란 무엇이고 어떻게 작동하나요?

히트펌프라는 용어는 일련의 특정 장비를 의미합니다. 이 장비의 주요 기능은 열 에너지를 수집하여 소비자에게 전달하는 것입니다. 이러한 에너지의 원천은 온도가 +1도 이상인 신체나 환경이 될 수 있습니다.

우리 환경에는 저온 열원이 충분합니다. 이는 기업, 화력 및 원자력 발전소, 하수 등에서 발생하는 산업 폐기물입니다. 가정 난방에서 히트 펌프를 작동하려면 공기, 물, 흙이라는 세 가지 자체 재생 천연 자원이 필요합니다.

열 펌프는 환경에서 정기적으로 발생하는 과정에서 에너지를 끌어옵니다.인간의 기준에 따라 소스가 무궁무진한 것으로 인식되기 때문에 프로세스의 흐름은 결코 멈추지 않습니다.

나열된 세 가지 잠재적 에너지 공급업체는 태양 에너지와 직접적인 관련이 있으며, 태양 에너지는 가열을 통해 바람과 함께 공기를 이동시키고 열 에너지를 지구로 전달합니다. 히트펌프 시스템을 분류하는 주요 기준은 소스의 선택입니다.

열 펌프의 작동 원리는 열 에너지를 다른 신체나 환경으로 전달하는 신체 또는 매체의 능력을 기반으로 합니다. 열 펌프 시스템의 에너지 공급자와 수용자는 일반적으로 쌍으로 작업합니다.

다음 유형의 열 펌프가 구별됩니다.

• 공기는 물이다.
• 지구는 물이다.
• 물은 공기입니다.
• 물은 물이다.
• 지구는 공기입니다.
• 물 - 물
• 공기는 공기다.

이 경우 첫 번째 단어는 시스템이 저온 열을 흡수하는 매체의 유형을 결정합니다. 두 번째는 이 열에너지가 전달되는 캐리어의 유형을 나타냅니다. 따라서 열 펌프에서 물은 물이고 수중 환경에서 열을 가져오고 액체는 냉각수로 사용됩니다.

설계상 열 펌프는 증기 압축 장치입니다. 천연 자원에서 열을 추출하고 이를 처리하여 소비자에게 전달합니다. (+)

현대 열 펌프는 세 가지 주요 요소를 사용합니다. 열에너지원. 이들은 토양, 물, 공기입니다. 이 옵션 중 가장 간단한 것은 공기 소스 열 펌프. 이러한 시스템의 인기는 상당히 단순한 디자인과 설치 용이성 때문입니다.

그러나 이러한 인기에도 불구하고 이들 품종은 생산성이 다소 낮은 편이다. 또한 효율이 불안정하고 계절별 온도 변동에 따라 달라집니다.

온도가 떨어지면 성능이 크게 떨어집니다. 이러한 열 펌프 옵션은 기존의 주요 열 에너지원에 추가되는 것으로 간주될 수 있습니다.

사용하는 장비 옵션 지열, 더 효과적인 것으로 간주됩니다. 토양은 태양으로부터 열에너지를 받고 축적할 뿐만 아니라 지구 핵의 에너지에 의해 지속적으로 가열됩니다.

즉, 토양은 일종의 축열기이며 그 힘은 사실상 무제한입니다. 더욱이 토양 온도는 특히 어떤 깊이에서는 일정하며 사소한 한도 내에서 변동합니다.

히트펌프에 의해 생성된 에너지의 적용 범위:

소스 온도의 일정성은 이러한 유형의 전력 장비를 안정적이고 효율적으로 작동하는 데 중요한 요소입니다. 수생 환경이 열 에너지의 주요 원천인 시스템은 비슷한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 펌프의 수집기는 대수층으로 끝나는 우물이나 저수지에 위치합니다.

토양, 물 등의 연평균 온도는 +7°C에서 +12°C까지 다양합니다. 이 온도는 시스템의 효율적인 작동을 보장하기에 충분합니다.

가장 효과적인 것은 안정적인 온도 표시기가 있는 소스에서 열 에너지를 추출하는 열 펌프입니다. 물과 흙에서

히트펌프의 기본 설계요소

열 펌프의 작동 원리에 따라 에너지 생산 시설이 작동하려면 설계에 다음과 같은 4개의 주요 장치가 포함되어야 합니다.

• 압축기.
• 증발기.
• 콘덴서.
• 스로틀 밸브.

히트펌프 설계의 중요한 요소는 압축기입니다. 주요 기능은 냉매의 끓음으로 인해 형성된 증기의 압력과 온도를 높이는 것입니다. 최신 스크롤 압축기는 특히 온도 조절 장비와 열 펌프에 사용됩니다.

끓는점이 낮은 액체는 열에너지를 직접 전달하는 작동 유체로 사용됩니다. 원칙적으로 암모니아와 프레온이 사용됩니다 (+)

이러한 압축기는 영하의 온도에서 작동하도록 설계되었습니다. 다른 유형과 달리 스크롤 압축기는 소음이 거의 발생하지 않으며 낮은 가스 비등 온도와 높은 응축 온도에서 작동합니다. 의심할 여지 없는 장점은 컴팩트한 크기와 낮은 비중입니다.

열 펌프의 거의 모든 에너지는 외부에서 실내로 열 에너지를 전달하는 데 소비됩니다. 따라서 4~6개 유닛을 생산할 때 시스템을 작동하는 데 약 1에너지 유닛이 필요합니다. (+)

구조 요소로서의 증발기는 액체 냉매가 증기로 변환되는 용기입니다. 냉매는 폐쇄회로를 순환하며 증발기를 통과합니다. 그 안에서 냉매가 가열되어 증기로 변합니다.생성된 증기는 저압 상태에서 압축기를 향해 전달됩니다.

압축기에서는 냉매 증기가 가압되고 온도가 상승합니다. 압축기는 고압의 가열된 증기를 응축기로 펌핑합니다.

압축기는 회로를 따라 순환하는 매체를 압축하여 온도와 압력을 증가시킵니다. 그런 다음 압축된 매체는 열교환기(응축기)로 들어가서 냉각되어 열을 물이나 공기로 전달합니다.

시스템의 다음 구조 요소는 커패시터입니다. 그 기능은 가열 시스템의 내부 회로로 열 에너지를 방출하는 것으로 축소됩니다.

산업체에서 제조한 연속 샘플에는 판형 열교환기가 장착되어 있습니다. 이러한 커패시터의 주요 재료는 합금강 또는 구리입니다.

자신만의 열 교환기를 만들려면 직경이 0.5인치인 구리 튜브가 적합합니다. 열교환기를 제조하는 데 사용되는 파이프의 벽 두께는 최소 1mm 이상이어야 합니다.

자동 온도 조절 장치 또는 스로틀 밸브는 고압 순환 매체가 저압 매체로 변환되는 유압 회로 부분의 시작 부분에 설치됩니다. 보다 정확하게는 압축기와 결합된 스로틀이 열 펌프 회로를 두 부분으로 나눕니다. 하나는 고압 매개변수이고 다른 하나는 저압 매개변수입니다.

팽창 스로틀 밸브를 통과할 때 폐쇄 회로를 순환하는 액체가 부분적으로 증발하여 압력과 온도가 떨어집니다. 그런 다음 환경과 소통하는 열교환기로 들어갑니다. 그곳에서 환경의 에너지를 포착하여 시스템으로 다시 전송합니다.

스로틀 밸브는 증발기로 향하는 냉매의 흐름을 조절합니다. 밸브를 선택할 때 시스템 매개변수를 고려해야 합니다. 밸브는 이러한 매개변수를 충족해야 합니다.

열조절밸브를 통과할 때 냉각수액이 일부 증발하여 유동온도가 낮아지게 된다(+).

히트펌프 유형 선택

이 난방 시스템의 주요 지표는 전력입니다. 장비를 구입하고 하나 또는 다른 저온 열원을 선택하는 데 드는 재정적 비용은 주로 전력에 따라 달라집니다. 열 펌프 시스템의 출력이 높을수록 구성 요소 비용이 높아집니다.

우선, 압축기의 출력, 지열 탐사선의 우물 깊이 또는 수평 수집기 배치 영역을 의미합니다. 올바른 열역학적 계산은 시스템이 효율적으로 작동한다는 일종의 보장입니다.

개인 재산 근처에 연못이 있는 경우 가장 비용 효율적이고 생산적인 선택은 물 대 물 열 펌프입니다.

먼저 펌프 설치 공간을 조사해야합니다. 이상적인 조건은 이 지역에 저수지가 있다는 것입니다. 용법 물-물 유형 옵션 굴착 작업량이 크게 줄어 듭니다.

반대로 땅의 열을 이용한다는 것은 발굴과 관련된 작업이 많다는 점이다. 수성 매체를 저등급 열로 사용하는 시스템이 가장 효율적인 것으로 간주됩니다.

지면에서 열에너지를 추출하는 히트펌프를 설계하려면 엄청난 양의 굴착 작업이 필요합니다. 수집기는 계절 동결 수준 아래에 놓입니다.

토양의 열에너지는 두 가지 방법으로 사용될 수 있습니다. 첫 번째는 직경 100-168mm의 우물을 시추하는 것입니다. 시스템 매개변수에 따라 이러한 우물의 깊이는 100m 이상에 달할 수 있습니다.

이 우물에는 특수 프로브가 배치됩니다. 두 번째 방법은 파이프 수집기를 사용합니다. 이러한 수집기는 수평면의 지하에 위치합니다. 이 옵션에는 상당히 넓은 영역이 필요합니다.

습한 토양이 있는 지역은 수집기를 놓는 데 이상적인 것으로 간주됩니다. 당연히 우물을 시추하는 것은 저수지를 수평으로 배치하는 것보다 더 많은 비용이 듭니다. 그러나 모든 사이트에 여유 공간이 있는 것은 아닙니다. 1kW의 히트펌프 전력을 위해서는 30~50m²의 면적이 필요합니다.

하나의 깊은 우물로 열에너지를 수집하는 구조는 구덩이를 파는 것보다 약간 저렴할 수 있습니다. 그러나 중요한 장점은 공간을 크게 절약한다는 것입니다. 이는 작은 부지 소유자에게 중요합니다.

현장에 높은 지하수 지평선이 있는 경우 열교환기는 서로 약 15m 떨어진 두 개의 우물에 설치할 수 있습니다.

열 에너지는 일부가 우물에 있는 폐쇄 회로를 통해 지하수를 펌핑하여 이러한 시스템에서 수집됩니다. 이러한 시스템에는 필터를 설치하고 열교환기를 주기적으로 청소해야 합니다.

가장 간단하고 저렴한 히트펌프 방식은 공기로부터 열에너지를 추출하는 것에 기반을 두고 있습니다. 그것은 한때 냉장고의 기초가 되었고, 나중에는 그 원리에 따라 에어컨이 개발되었습니다.

가장 간단한 열 펌프 시스템은 공기 덩어리로부터 에너지를 받습니다. 여름에는 난방에, 겨울에는 에어컨에 관여합니다.시스템의 단점은 독립형 장치의 전력이 부족하다는 것입니다.

이 장비의 다양한 유형의 효과는 동일하지 않습니다. 공기를 사용하는 펌프는 성능이 가장 낮습니다. 또한 이러한 지표는 기상 조건에 직접적으로 의존합니다.

지상형 히트펌프는 안정적인 성능을 제공합니다. 이러한 시스템의 효율성 계수는 ​​2.8~3.3 사이입니다. 물 대 물 시스템이 가장 효과적입니다. 이는 우선 소스 온도의 안정성 때문입니다.

펌프 매니폴드가 저장소에 더 깊게 위치할수록 온도가 더 안정적이라는 점에 유의해야 합니다. 10kW의 시스템 전력을 얻으려면 약 300m의 파이프라인이 필요합니다.

히트펌프의 효율을 특징짓는 주요 매개변수는 변환계수입니다. 변환 계수가 높을수록 히트펌프의 효율성이 더 높은 것으로 간주됩니다.

히트펌프의 환산계수는 열유량과 압축기를 작동하는데 소비되는 전력의 비율로 표현됩니다.

열 펌프를 직접 조립하기

히트펌프의 작동도와 구조를 숙지하고 직접 조립, 설치하세요. 대체 난방 시스템 꽤 가능합니다. 작업을 시작하기 전에 미래 시스템의 모든 주요 매개변수를 계산해야 합니다. 미래 펌프의 매개변수를 계산하려면 냉각 시스템을 최적화하도록 설계된 소프트웨어를 사용할 수 있습니다.

구성하기 가장 쉬운 옵션은 다음과 같습니다. 공기-물 시스템. 물 및 지상 기반 열 펌프 유형에 내재된 외부 회로 구성에 대한 복잡한 작업이 필요하지 않습니다. 설치에는 두 개의 채널만 필요하며 그 중 하나는 공기를 공급하고 두 번째는 폐기물을 배출합니다.

가장 쉬운 방법은 공기 덩어리에서 열을 추출하는 열 펌프를 손으로 만드는 것입니다. 실외팬이 증발기에 공기를 불어넣는다.

팬 외에도 필요한 전력의 압축기가 필요합니다. 이러한 장치의 경우 기존의 압축기가 장착되어 있습니다. 분할 시스템. 새 장치를 구입할 필요는 없습니다.

오래된 장비에서 제거하거나 사용할 수 있습니다. 오래된 냉장고 부품. 나선형 품종을 사용하는 것이 좋습니다. 이러한 압축기 옵션은 매우 효율적일 뿐만 아니라 더 높은 온도를 생성하는 고압을 생성합니다.

커패시터를 설치하려면 용기와 구리 파이프가 필요합니다. 코일은 파이프로 만들어집니다. 제조에는 필요한 직경의 원통형 몸체가 사용됩니다. 구리 파이프를 그 주위에 감으면 이 구조 요소를 쉽고 빠르게 생산할 수 있습니다.

완성된 코일은 미리 반으로 자른 용기에 장착됩니다. 용기 제조의 경우 부식 과정에 강한 재료를 사용하는 것이 좋습니다. 코일을 넣은 후 탱크 절반이 용접됩니다.

코일 면적은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

MT/0.8RT,

어디:

• 산 - 시스템이 생성하는 열 에너지의 힘.
• 0,8 - 물이 코일 재료와 상호작용할 때 열전도 계수.
• RT - 입구와 출구의 수온 차이.

코일을 직접 만들기 위해 구리 파이프를 선택할 때는 벽 두께에 주의해야 합니다. 최소 1mm 이상이어야 합니다. 그렇지 않으면 와인딩 중에 파이프가 변형됩니다. 냉매가 들어가는 파이프는 용기 상단에 있습니다.

동관 열교환기는 원통형 물체에 동관을 감아 만든 것입니다. 코일의 표면적이 클수록 펌프 성능이 높아집니다.

열 펌프 증발기는 코일이 들어있는 용기 형태와 파이프의 파이프 형태의 두 가지 버전으로 만들 수 있습니다. 증발기의 액체 온도가 낮기 때문에 플라스틱 통으로 용기를 만들 수 있습니다. 이 컨테이너에는 구리 파이프로 만들어진 회로가 배치됩니다.

응축기와 달리 증발기 코일의 코일은 선택한 용기의 직경과 높이와 일치해야 합니다. 두 번째 증발기 옵션: 파이프 내 파이프. 이 실시예에서, 냉매 튜브는 물이 순환하는 더 큰 직경의 플라스틱 파이프에 배치됩니다.

이러한 파이프의 길이는 계획된 펌프 동력에 따라 다릅니다. 25~40미터가 될 수 있습니다. 이러한 파이프는 나선형으로 굴러갑니다.

온도 조절 밸브는 차단 및 제어 파이프라인 피팅을 나타냅니다. 니들은 팽창 밸브의 폐쇄 요소로 사용됩니다. 밸브 차단 요소의 위치는 증발기의 온도에 따라 결정됩니다.

시스템의 이 중요한 요소는 다소 복잡한 디자인을 가지고 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 열전대.
• 횡격막.
• 모세관.
• 열기구.

이러한 요소는 고온에서 사용할 수 없게 될 수 있습니다.따라서 시스템 납땜 작업 중에 밸브를 석면 직물로 절연해야 합니다. 제어 밸브는 증발기 용량과 일치해야 합니다.

주요 구조 부품 제조 작업을 수행한 후 전체 구조를 단일 블록으로 조립하는 중요한 순간이 옵니다. 가장 중요한 단계는 냉매 주입 과정 또는 시스템에 냉각수를 공급하십시오.

평범한 사람은 그러한 작업을 독립적으로 수행할 수 없을 것입니다. 여기에서는 기후 제어 장비를 수리하고 유지 관리하는 전문가에게 문의해야 합니다.

이 분야의 작업자는 일반적으로 필요한 장비를 갖추고 있습니다. 냉매 충전 외에도 시스템 작동을 테스트할 수 있습니다. 냉매를 직접 주입하면 구조적 결함뿐만 아니라 심각한 부상을 초래할 수도 있습니다. 또한 시스템을 실행하려면 특수 장비도 필요합니다.

시스템이 시작되면 일반적으로 약 40A의 피크 시작 부하가 발생합니다. 따라서 시작 릴레이 없이 시스템을 시작하는 것은 불가능합니다. 최초 시동 후에는 밸브와 냉매압력의 조정이 필요합니다.

냉매 선택은 매우 신중하게 이루어져야 합니다. 결국, 유용한 열 에너지의 주요 "운반체"로 본질적으로 간주되는 것은 바로 이 물질입니다. 기존의 현대 냉매 중에서 프레온이 가장 인기가 있습니다. 이들은 일부 탄소 원자가 다른 원소로 대체된 탄화수소 화합물의 파생물입니다.

히트펌프의 개별 요소를 조립한 결과 작동 매체가 순환하는 폐쇄 루프가 얻어져야 합니다.

이 작업의 결과로 폐쇄 루프 시스템이 얻어졌습니다. 냉매가 순환하여 증발기에서 응축기로 열 에너지를 선택하고 전달합니다. 히트 펌프를 주택 난방 시스템에 연결할 때 응축기에서 나오는 물의 온도가 50~60도를 초과하지 않는다는 점을 고려해야 합니다.

히트펌프에서 발생하는 열에너지의 온도가 낮기 때문에 열소비자로는 특수한 난방장치를 선택해야 합니다. 이는 따뜻한 바닥일 수도 있고 복사 면적이 넓은 알루미늄 또는 강철로 만들어진 체적 저관성 라디에이터일 수도 있습니다.

직접 만든 열 펌프 옵션은 주 소스의 작동을 지원하고 보완하는 보조 장비로 가장 적절하게 간주됩니다.

매년 히트펌프 설계가 개선됩니다. 가정용으로 설계된 산업 디자인은 보다 효율적인 열 전달 표면을 사용합니다. 결과적으로 시스템 성능은 지속적으로 향상됩니다.

열에너지 생산을 위한 기술 개발을 촉진하는 중요한 요소는 환경 요소입니다. 이러한 시스템은 매우 효과적일 뿐만 아니라 환경을 오염시키지도 않습니다. 화염이 없기 때문에 작동이 절대적으로 안전합니다.

주제에 대한 결론 및 유용한 비디오

비디오 #1. PEX 파이프의 열 교환기를 사용하여 간단한 수제 열 펌프를 만드는 방법:

비디오 #2. 지시 계속 :

히트펌프는 꽤 오랫동안 대체 난방 시스템으로 사용되어 왔습니다.이러한 시스템은 신뢰할 수 있고 서비스 수명이 길며 무엇보다 환경 친화적입니다. 이는 효율적이고 안전한 난방 시스템 개발을 향한 다음 단계로 진지하게 고려되기 시작했습니다.

기사에 언급되지 않은 히트 펌프를 만드는 흥미로운 방법에 대해 질문하거나 알려주시겠습니까? 아래 블록에 의견을 적어주세요.