열 펌프의 첫 번째 버전은 열 에너지 수요를 부분적으로 만 충족시킬 수있었습니다. 현대의 품종이 더 효과적이며 난방 시스템에 사용할 수 있습니다. 많은 주택 소유자가 자신의 손으로 열 펌프를 장착하려고하는 이유입니다.
설치 계획이있는 현장의 지리 데이터를 고려하여 히트 펌프에 가장 적합한 옵션을 선택하는 방법을 알려드립니다. 고려를 위해 제안 된 기사는 "그린 에너지"를 사용하기위한 시스템의 작동 원리를 상세히 설명하고 있으며, 차이점이 나열되어 있습니다. 우리의 조언에 따르면, 당신은 틀림없이 효과적인 유형에 초점을 맞출 것입니다.
독립적 인 마스터를 위해 열 펌프 조립 기술을 제시합니다. 고려할 정보는 시각적 다이어그램, 사진 선택 및 세부적인 비디오 교육으로 구성됩니다.
히트 펌프 란 무엇이며 어떻게 작동합니까?
열 펌프라는 용어는 특정 장비 세트를 말합니다. 이 장비의 주요 기능은 열 에너지의 수집 및 소비자에게의 운송입니다. 이러한 에너지 원은 온도가 + 1º 이상인 모든 신체 또는 매체 일 수 있습니다.
우리 환경에는 저온 열원이 충분합니다. 이들은 기업, 화력 및 원자력 발전소, 하수 등에서 발생하는 산업 폐기물입니다. 가정 난방 분야에서 열 펌프를 작동하려면 공기, 물 및 토지와 같이 독립적으로 복원 된 세 가지 자연 자원이 필요합니다.
열 펌프는 환경에서 정기적으로 발생하는 프로세스에서 에너지를 "끌어옵니다". 소스는 인간 기준에 의해 무진장으로 인식되기 때문에 프로세스가 멈추지 않습니다.
열거 된 세 가지 잠재적 에너지 공급 업체는 태양 에너지와 직접 관련되어 있으며, 이는 가열에 의해 바람과 함께 공기를 이동시키고 열 에너지를 지구로 전달합니다. 히트 펌프 시스템이 분류되는 주요 기준 인 소스를 선택합니다.
열 펌프 작동 원리는 열 에너지를 다른 신체 또는 매체로 전달하는 신체 또는 매체의 능력에 기초합니다. 열 펌핑 시스템의 에너지 공급 업체와 에너지 공급 업체는 대개 쌍으로 작동합니다.
따라서 다음 유형의 히트 펌프를 구별하십시오.
- 공기는 물입니다.
- 지구는 물입니다.
- 물은 공기입니다.
- 물은 물입니다.
- 지구는 공기입니다.
- 물-물
- 공기는 공기입니다.
이 경우 첫 번째 단어는 시스템이 저온 열을 제거하는 매체 유형을 정의합니다. 두 번째는이 열 에너지가 전송되는 캐리어 유형을 나타냅니다. 따라서 열 펌프 물-물에서 열은 수성 매체에서 가져오고 액체는 열 운반체로 사용됩니다.
설계 상 히트 펌프는 증기 압축 장치입니다. 천연 자원에서 열을 추출하여 처리하여 소비자에게 전달합니다 (+)
현대식 열 펌프는 3 가지 주요 열 에너지 원을 사용합니다. 이것은 토양, 물 및 공기입니다. 이 옵션 중 가장 간단한 것은 공기 히트 펌프입니다. 이러한 시스템의 인기는 단순한 디자인과 쉬운 설치와 관련이 있습니다.
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열 펌프의 표준 원리
외부 공대공 열 펌프 장치
다양한 공랭식 히터
지하수 수평 증발기
지상 공기 펌프의 수 열기
지상에서 선택된 트렌치의 증발기
물 대 물 열 펌프를위한 우물
물 에너지의 수평 수신기
그러나 이러한 인기에도 불구하고 이러한 품종은 생산성이 다소 낮습니다. 또한 효율은 불안정하며 계절별 온도 변동에 따라 달라집니다.
온도가 낮아지면 성능이 크게 떨어집니다. 열 펌프에 대한 이러한 옵션은 기존의 주요 열 에너지 원에 추가로 간주 될 수 있습니다.
지열을 사용하는 장비의 변형이 더 효율적인 것으로 간주됩니다. 토양은 태양으로부터 열 에너지를 받아 축적하고 지구의 핵심 에너지에 의해 지속적으로 가열됩니다.
즉, 토양은 일종의 열 배터리이며, 그 힘은 실질적으로 무제한입니다. 또한 토양의 온도, 특히 특정 깊이에서의 온도는 일정하며 중요하지 않습니다.
열 펌프에 의해 생성 된 에너지의 범위 :
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난방 및 온수 공급의 히트 펌프
공기 가열 회로에 적용
바닥 난방 시스템을위한 열 운반체 준비
수영장의 물 가열시 열 설치
소스 온도의 불변성은 이러한 유형의 전력 장비의 안정적이고 효율적인 작동에 중요한 요소입니다. 수생 환경이 주요 열 에너지 원인 시스템은 비슷한 특성을 가지고있다. 이러한 펌프의 수집기는 우물, 대수층 또는 저수지에 있습니다.
토양 및 물과 같은 공급원의 평균 연간 온도는 + 7º에서 + 12ºC까지 다양합니다.이 온도는 시스템의 효과적인 작동을 보장하기에 충분합니다.
가장 효과적인 방법은 안정적인 온도 표시 기가있는 소스에서 열 에너지를 추출하는 히트 펌프입니다. 물과 토양에서
열 펌프의 주요 구조 요소
에너지 생산 장치가 히트 펌프의 작동 원리에 따라 작동하려면 설계에 4 개의 주요 장치가 있어야합니다.
- 압축기.
- 증발기.
- 콘덴서.
- 스로틀 밸브.
열 펌프 설계에서 중요한 요소는 압축기입니다. 주요 기능은 냉매의 비등으로 인한 증기의 압력과 온도를 높이는 것입니다. 기후 기술 및 열 펌프의 경우, 특히 최신 스크롤 압축기가 사용됩니다.
열 에너지의 직접 전달을 수행하는 작동 유체로는 비점이 낮은 액체가 사용됩니다. 일반적으로 암모니아와 프레온이 사용됩니다 (+)
이러한 압축기는 영하의 온도에서 작동하도록 설계되었습니다. 다른 종류와 달리 스크롤 컴프레서는 소음이 적고 가스 비등점이 낮고 응결 온도가 높을 때 작동합니다. 의심 할 여지없는 장점은 크기가 작고 비중이 낮다는 것입니다.
열 펌프의 거의 모든 에너지는 열 에너지를 실내에서 실내로 운반하는 데 사용됩니다. 따라서 약 1 개의 에너지 단위가 4-6 개의 단위 생산에서 시스템 운영에 소비됩니다 (+)
구조 요소로서의 증발기는 액체 냉매가 증기로 변환되는 용기이다. 폐쇄 회로에서 순환하는 냉매는 증발기를 통과합니다. 그 안에 냉매가 예열되어 증기로 변합니다. 발생 된 저압 증기는 압축기를 향합니다.
압축기에서 냉매 증기는 압력에 노출되고 온도가 상승합니다. 압축기는 가열 된 증기를 고압으로 응축기로 펌핑합니다.
압축기는 회로를 따라 순환하는 매체를 압축하여 온도와 압력이 증가합니다.그런 다음 압축 매체가 열 교환기 (콘덴서)로 들어가서 냉각되어 물이나 공기로 열을 전달합니다.
시스템의 다음 구조 요소는 커패시터입니다. 그 기능은 열 에너지를 가열 시스템의 내부 회로로 전달하는 것입니다.
산업 기업에서 제조 한 일련의 샘플에는 판형 열교환 기가 장착되어 있습니다. 이러한 커패시터의 주요 재료는 합금강 또는 구리입니다.
자체 제작 열 교환기의 경우 직경이 0.5 인치 인 구리 튜브가 적합합니다. 열교환 기 제조에 사용되는 파이프의 벽 두께는 1mm 이상이어야합니다.
순환하는 고압 매체가 저압 매체로 전환되는 유압 회로의 해당 부분의 시작 부분에 자동 온도 조절 밸브 또는 조절 밸브가 설치됩니다. 더 정확하게 말하면, 압축기와 쌍을 이루는 스로틀은 히트 펌프 회로를 두 부분으로 나눕니다. 하나는 고압 매개 변수를 사용하고 다른 하나는 낮습니다.
팽창 스로틀 밸브를 통과하면 폐쇄 회로에서 순환하는 유체가 부분적으로 증발하여 압력이 온도에 따라 감소합니다. 그런 다음 환경과 통신하면서 열교환기로 들어갑니다. 그곳에서 매체의 에너지를 포착하여 시스템으로 다시 전달합니다.
스로틀 밸브는 증발기를 향한 냉매 흐름을 제어합니다. 밸브를 선택할 때 시스템 매개 변수를 고려해야합니다. 밸브는이 파라미터를 준수해야합니다.
열 제어 밸브를 통과하면 액체 냉각제가 부분적으로 증발하고 유량 온도가 감소합니다 (+)
히트 펌프 유형 선택
이 난방 시스템의 주요 지표는 전원입니다. 우선, 장비 구매 및 저온 열원의 선택에 대한 재정 비용은 용량에 달려 있습니다. 히트 펌프 시스템의 출력이 높을수록 부품 비용이 높아집니다.
우선, 이는 압축기 전력, 지열 프로브의 우물 깊이 또는 수평 수집기를 배치하는 영역을 나타냅니다. 정확한 열역학적 계산은 시스템이 효율적으로 작동한다는 것을 보증합니다.
개인 현장 근처에 연못이있는 경우, 가장 비용 효율적이고 생산적인 선택은 물-물 열 펌프
우선 펌프 설치 계획 영역을 연구해야합니다. 이상적인 조건은이 섹션에 물이있는 것입니다. water-to-water 옵션을 사용하면 발굴 작업량을 크게 줄일 수 있습니다.
반대로, 땅의 열기를 이용하는 것은 발굴과 관련된 많은 일을 포함합니다. 수생 환경을 저급 열로 사용하는 시스템이 가장 효율적인 것으로 간주됩니다.
토양에서 열 에너지를 추출하는 히트 펌프 장치에는 상당한 양의 토공이 포함됩니다. 수집기는 계절 동결 수준보다 낮습니다.
토양의 열 에너지를 사용하는 두 가지 방법이 있습니다. 첫 번째는 직경 100-168 mm의 우물 드릴링입니다. 시스템의 매개 변수에 따라 이러한 우물의 깊이는 100m 이상에 도달 할 수 있습니다.
이 웰에 특수 프로브가 배치됩니다. 두 번째 방법에서는 파이프 매니 폴드가 사용됩니다. 이러한 수집기는 수평면에서 지하에 위치합니다. 이 옵션을 사용하려면 충분히 넓은 영역이 필요합니다.
수집기를 놓을 때 젖은 토양이있는 곳이 이상적입니다. 당연히 드릴링 우물은 저수지의 수평 위치보다 더 비쌉니다. 그러나 모든 지역에 여유 공간이있는 것은 아닙니다. 1kW의 히트 펌프 전력을 위해서는 30 ~ 50m²의 면적이 필요합니다.
하나의 깊은 우물에서 열 에너지를 수집하는 시설은 구덩이를 파는 것보다 약간 저렴할 수 있습니다.그러나 큰 장점은 공간을 크게 절약하는 것입니다. 이는 작은 음모의 소유자에게 중요합니다.
현장에 높은 지평의 지하수가 존재하는 경우, 열교환 기는 서로 약 15m 떨어진 두 개의 우물에 배치 될 수 있습니다.
폐쇄 루프에서 지하수를 펌핑하여 그러한 시스템에서 열 에너지를 선택하며, 그 일부는 우물에 있습니다. 이러한 시스템에는 필터 설치 및 열교환 기의 주기적 청소가 필요합니다.
가장 간단하고 저렴한 히트 펌프 회로는 공기에서 열 에너지를 추출하는 것을 기반으로합니다. 냉장고의 기초가 된 후에는 원칙에 따라 에어컨이 개발되었습니다.
가장 간단한 열 펌핑 시스템은 공기 질량으로부터 에너지를받습니다. 여름에는 냉방, 겨울에는 난방에 참여합니다. 시스템의 단점은 독립적 인 실행에서 전원이 충분하지 않은 장치입니다.
다양한 유형의 장비의 효과는 동일하지 않습니다. 가장 낮은 표시기는 공기를 사용하는 펌프입니다. 또한 이러한 지표는 기상 조건에 직접적으로 의존합니다.
토양 종류의 히트 펌프는 안정적인 성능을 제공합니다. 이 시스템의 효율 계수는 2.8 -3.3입니다. 물 시스템이 가장 효과적입니다. 이것은 주로 소스 온도의 안정성 때문입니다.
펌프 콜렉터가 저수조에 깊숙이 위치할수록 온도는 더 안정적입니다. 10kW의 시스템 용량을 얻으려면 약 300 미터의 파이프 라인이 필요합니다.
히트 펌프의 효율을 특징 짓는 주요 매개 변수는 변환 계수입니다. 변환 계수가 높을수록 열 펌프가 더 효율적입니다.
열 펌프의 변환 계수는 열유속과 압축기에 소비되는 전력의 비율로 표현됩니다.
자체 열 펌프 어셈블리
작동 방식과 히트 펌프 장치를 알면 대체 가열 시스템을 직접 조립하고 설치할 수 있습니다. 작업을 시작하기 전에 미래 시스템의 모든 기본 매개 변수를 계산해야합니다. 향후 펌프의 매개 변수를 계산하기 위해 냉각 시스템을 최적화하도록 설계된 소프트웨어를 사용할 수 있습니다.
가장 간단한 구성 옵션은 공기-물 시스템입니다. 물과 토양 종류의 히트 펌프에 내재 된 외부 회로 장치에 대한 복잡한 작업이 필요하지 않습니다. 설치를 위해 두 개의 채널 만 필요하며 그 중 하나는 공기를 공급하고 다른 하나는 소비 된 질량을 방출합니다.
가장 쉬운 방법은 공기 질량에서 열을 흡입하여 열 펌프를 배열하는 것입니다. 실외 팬이 증발기로 공기를 불어
팬 외에도 필요한 전력의 압축기가 필요합니다. 이러한 장치의 경우 일반 분할 시스템이 장착 된 압축기가 매우 적합합니다. 새로운 유닛을 구입할 필요는 없습니다.
기존 장비에서 제거하거나 기존 냉장고의 액세서리를 사용할 수 있습니다. 나선형의 다양성을 사용하는 것이 좋습니다. 이러한 압축기 옵션은 충분한 효율을 제공 할뿐만 아니라 온도를 높이는 고압을 생성합니다.
커패시터를 만들려면 커패시턴스와 구리 파이프가 필요합니다. 코일은 파이프로 만들어집니다. 제조를 위해, 원하는 직경의 임의의 원통형 몸체가 사용된다. 구리 파이프를 감싸서이 구조 요소를 쉽고 빠르게 만들 수 있습니다.
완성 된 코일은 미리 반으로 자른 컨테이너에 장착됩니다. 용기 제조를 위해서는 부식 과정에 강한 재료를 사용하는 것이 좋습니다.코일을 넣은 후 탱크의 절반이 용접됩니다.
코일 면적은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.
MT / 0.8 RT,
어디:
- 산 -시스템이 생산하는 열 에너지의 힘.
- 0,8 -코일 재료와 물의 상호 작용 중 열전도 계수.
- RT -입구와 출구에서 물의 온도 차이.
코일 자체 생산을 위해 구리 파이프를 선택하려면 벽 두께에주의를 기울여야합니다. 1mm 이상이어야합니다. 그렇지 않으면 와인딩 할 때 파이프가 변형됩니다. 냉매의 입구가 탱크의 상부에 위치하는 파이프.
구리 튜브 열 교환기는 구리 튜브를 원통형 물체에 감아 만들어집니다. 코일의 표면적이 클수록 펌프 성능이 높아집니다.
열 펌프 증발기는 코일이있는 컨테이너 형태와 파이프의 파이프 형태의 두 가지 버전으로 만들 수 있습니다. 증발기의 액체 온도가 작기 때문에 용량은 플라스틱 배럴로 만들 수 있습니다. 이 용량에는 구리 파이프로 만들어진 회로가 배치됩니다.
응축기와 달리 증발기 코일의 코일은 선택한 탱크의 직경과 높이와 일치해야합니다. 증발기의 두 번째 변형 : 파이프 내 파이프. 이 실시 예에서, 냉매 파이프는 물이 순환하는 더 큰 직경의 플라스틱 파이프에 배치된다.
이러한 파이프의 길이는 계획된 펌프 용량에 따라 다릅니다. 25 ~ 40 미터가 될 수 있습니다. 이러한 파이프는 감겨 있습니다.
온도 조절 밸브는 차단 및 제어 파이프 피팅을 나타냅니다. 팽창 밸브에서 바늘은 잠금 요소로 사용됩니다. 밸브 차단 요소의 위치는 증발기의 온도에 의해 결정됩니다.
시스템의이 중요한 요소는 다소 복잡한 디자인입니다. 다음으로 구성됩니다.
- 열전대.
- 횡격막.
- 모세관.
- 열 풍선.
이러한 요소는 고온에서 사용할 수 없게 될 수 있습니다. 따라서 시스템을 납땜하는 동안 밸브는 석면 천으로 절연되어야합니다. 제어 밸브는 증발기 용량과 일치해야합니다.
주요 구조 부품의 제조에 대한 작업을 수행 한 후 전체 구조를 단일 장치로 조립하는 중요한 순간 이옵니다. 가장 중요한 단계는 냉매 또는 냉각수를 시스템으로 펌핑하는 프로세스입니다.
그러한 운영을 독립적으로 수행하는 것이 단순한 평신도에게는 저렴하지 않을 것입니다. 여기서는 HVAC 장비의 수리 및 유지 보수에 종사하는 전문가에게 문의해야합니다.
이 지역의 근로자에게는 원칙적으로 필요한 장비가 있습니다. 냉매를 충전하는 것 외에도 시스템을 테스트 할 수 있습니다. 냉매의 자체 적재는 구조물의 고장뿐만 아니라 심각한 부상을 초래할 수 있습니다. 또한 시스템을 시작하려면 특수 장비가 필요합니다.
시스템이 시작되면 최대 시작 부하 (일반적으로 약 40A)가 발생하므로 시작 릴레이없이 시스템을 시작할 수 없습니다. 첫 시동 후 밸브와 냉매 압력을 조정해야합니다.
냉매 선택은 진지하게 고려해야합니다. 결국, 유용한 열 에너지의 주요 "캐리어"로 본질적으로 간주되는 것은이 물질입니다. 기존의 현대식 냉매 중에서 프레온이 가장 인기가 있습니다. 이들은 탄소 원자의 일부가 다른 원소로 대체 된 탄화수소 화합물의 유도체이다.
열 펌프의 개별 요소를 조립 한 결과 작동 매체가 순환하는 폐쇄 루프를 확보해야합니다.
이러한 작업의 결과로 폐쇄 루프 시스템이 얻어졌습니다. 냉매가 순환되어 증발기에서 응축기로 열 에너지를 선택하고 전달할 수 있습니다.열 펌프를 집의 난방 시스템에 연결할 때 응축기 출구의 물 온도는 50-60도를 초과하지 않아야합니다.
열 펌프에 의해 생성 된 열 에너지의 저온으로 인해 열 소비자로 특수 가열 기기를 선택해야합니다. 따뜻한 바닥 또는 부피가 낮은 관성 라디에이터 일 수 있습니다.
집에서 만든 열 펌프 버전은 주 공급원의 작업을 지원하고 보완하는 보조 장비로 가장 적합합니다.
매년 히트 펌프 설계가 개선되고 있습니다. 가정용으로 설계된 산업 설계는보다 효율적인 열전달 표면을 사용합니다. 결과적으로 시스템 성능이 지속적으로 향상되고 있습니다.
열 에너지 생산을위한 이러한 기술의 개발을 자극하는 중요한 요소는 환경 구성 요소입니다. 이러한 시스템은 매우 효과적 일뿐만 아니라 환경을 오염시키지 않습니다. 화염이 없으면 작동이 절대적으로 안전합니다.
비디오 # 1. PEX 파이프의 열교환기를 사용하여 가장 간단한 집에서 만든 열 펌프를 만드는 방법 :
비디오 # 2. 브리핑 계속 :
열 펌프는 오랫동안 대체 가열 시스템으로 사용되어 왔습니다. 이 시스템은 신뢰성, 긴 수명 및 중요한 환경 친화적입니다. 그들은 효율적이고 안전한 난방 시스템 개발을위한 다음 단계로 심각하게 고려되기 시작합니다.
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