DIYヒートポンプ

ヒートポンプによる加熱は、有益であるだけでなく、実用的でもあります。エネルギー価格が絶えず上昇している状況では、自律型電源は家に熱を供給し、電気代を大幅に削減できます。さらに、この装置は、二重回路ボイラーの原理に従って給水システムに簡単に接続され、温水を供給します。.

目次：

理論的根拠

ヒートポンプの原理は、デバイスがある場所から熱を抽出し、それを別の場所に転送することです。地熱物理法則を使用します。ヒートポンプの動作原理をできるだけ簡単に考えると、不凍液が流れるパイプ系です。それは外部の熱源によって加熱され、次にポンプに移動し、加熱システムに熱を放出し、熱源に戻ります.

そのような機器には2つの大きなグループがあります。

• 産業用ヒートポンプ;
• 家庭用ヒートポンプ.

産業用ヒートポンプの仕事は、地面からの熱の抽出に基づいています。このために、井戸は数キロメートルの深さまで掘削され、そこに金属スパイラルが設置されます。それらを介して、ヒートポンプが接続されている熱回路に熱が伝達されます。この方法は、最高レベルの効率を備えているため、最も効果的です。ただし、機器の設置費用は1万から1万5000米ドルに達します。この状況は、家庭用ポンプの出現に貢献し、効率は低下しましたが、安価でもありました。.

家庭用ヒートポンプ装置

ヒートポンプは、次の3つの主要部分で構成されています。

• 土壌の輪郭;
• フレオンの輪郭;
• 加熱回路.

土壌の輪郭は、構造の最も単純な部分です。これは、不凍液の塩水が循環する地面または水域に設置されたパイプのシステムです。その温度は摂氏-3から-5度の範囲です。ブラインは外部の熱源によってゼロまでしか加熱できないため、温度レジームに基本的な違いはありません。.

この温度はフレオンを沸騰させるのに十分であり、フレオンはすでに-2の温度で気体状態になります。さらに、フレオン蒸気はコンプレッサーに送られ、コンプレッサーは圧力を高めて冷媒を液化します。この状態では、フレオンの温度は+100度に上昇します.

さらに、沸騰したお湯は暖房システムに移され、ラジエーター内の水を加熱し、冷却してフレオン回路に戻ります。したがって、エネルギー消費はコンプレッサーの動作に対してのみ発生します。電力が1kWを超えることはめったにないことを考えると、消費電力の点でヒートポンプはボイラーに似ていますが、それとは異なり、水を加熱するだけでなく、家全体を加熱することもできます.

家庭用ヒートポンプの種類

3つのタイプの熱機器を区別するのが通例です。

• オープンループ;
• クローズドサイクルと水力交換器を備えています。
• 閉ループと水平交換器付き.

開ループは、熱交換器が地下水源に接続されていることを前提としています。ポンプを使用する場合、この方法では、家に水だけでなく熱も供給することができます。.

油圧交換器を使用したクローズドサイクルでは、クーラントはクローズドリザーバーに取り付けられます。ブラインパイプは水と直接接触せず、熱は体を介して伝達されます。池のある家や川の近くの家に適しています.

水平熱交換器は、産業用ヒートポンプの簡略版です。パイプはわずか数メートルの深さに設置されていますが、これは80-100平方の高品質の暖房には十分です。 m。循環ポンプがシステムに設置されている場合、深さは250〜300 mに増加します。下の温度が約15〜18度になることを考慮すると、ヒートポンプの効率は大幅に向上します。ただし、循環ポンプはネットワークのみで動作するため、電気代も高くなることに注意してください。.

ヒートポンプ回路

今日、2つの最も一般的な設計があります。

• コンデンサー;
• ペルチェプレート上.

まず、電気力学に基づくヒートポンプの動作原理を考えてみましょう。構成は次のとおりです。

• 電子エネルギーのレベルが異なるコーティングを施したプレート。
• 電源線;
• 熱凝縮器;
• 12VからのAC電源.

ヒートポンプシステムは操作が非常に簡単です。電流の影響下で、プレートの1つが加熱され、2つ目が冷却され、極性が変化すると、低温側と高温側が変化します。凝縮器はプレートの両側にあり、熱を蓄積して加熱システムに伝達します.

次のような明らかな利点があります。

• ノイズレス;
• インストールの容易さ;
• 小さいサイズ.

1つの重大な欠点があります-非常に低い効率です。この問題に対処するには、プレートの面積を増やす必要があり、これは、順番に、より高いエネルギーコストにつながります。私たちの国では安っぽい楽しみではないという事実を考えると、標準的なコンデンサーヒートポンプを使用する方が効率的です.

日曜大工のターンキーヒートポンプ

ヒートポンプを組み立てるには、次のものが必要です。

• 水パイプ;
• 加熱用の金属プラスチックパイプ;
• コンプレッサー;
• 膨張タンクの容量;
• コンデンサ容量;
• 塩水;
• フロン;
• 電源;
• フレオンタンク.

最初の段階では、熱交換回路を組み立てる必要があります。

1.熱源を決定します：土地または貯水池.

2.温泉にパイプを持ち込みます.

3.ヒートパイプをフレオンで膨張タンクに接続します.

第2段階では、循環システムを組み立てます。

1.フレオン付きのタンクをコンプレッサーに接続します。このため、ガス出口は膨張タンクの最上部に配置する必要があります。.

2.高圧パイプをコンプレッサーに接続します.

3.コンプレッサーとコンデンサーをパイプで接続します。パイプはチョークで分離する必要があります.

4.コンデンサーから、コンプレッサーと膨張タンクへのリターンドレンを作ります.

最終段階-暖房接続：

1.熱媒体を凝縮器に接続する必要があります、原則として、それは水です.

2.クーラントの入ったタンクから、加熱用の配管を作ります.

3.ラジエーターを接続します.

重要：ヒートポンプを作成するための最も単純なシステムが考慮されます。通常の操作では、循環ポンプを追加で設置する必要があります。これにより、システム内の水の動きが確実になります。.

上記の設置が記載されているヒートポンプは、ウォーターポンプでさらにアップグレードすることができます。これは、この地域に地下水がたくさんある場合に当てはまります。この場合、システムを作り直す必要があります。

1.ポンプパイプは、フレオン付きのタンクの下のリングに丸める必要があります.

2.ポンプの運転中、水はこのパイプを通って上昇し、分配タンクに入るはずです。.

3.暖房用に、家の給水用に別々に、タンクからティーを設置することは理にかなっています.

重要：タンクはクーラントのコンテナとして機能すると想定されているため、そのサイズはポンプ出力に比例する必要があります.

ヒートポンプ：効率計算

多くの専門家によると、ヒートポンプの効率はガスボイラーの効率の2〜3倍です。エネルギー資源のコストを考えれば、異論はありません。しかし、それでも本発明の真の可能性をチェックする価値がある。.

1立方メートルを加熱するために必要な熱エネルギーを計算します。 mの水、物理学の標準式を使用します。

Q = c * m *（t2-t1）

• cは物質の比熱容量です。
• mは質量です。式-m = p * Vで計算されます。ここで、pは物質の密度、Vは体積です。
• t2は望ましい温度です。
• t1-クーラント温度.

式の下で特定の値を置き換えましょう：

• Q = 4183 * 1000（1立方メートル）*（60-10）;
• Q = 209.15 mJ、これは約58.6kWhに相当します.

計算からわかるように、部屋を効率的に加熱するためのヒートポンプの出力は、1立方メートルがシステム内を循環する場合、約60 kW / hである必要があります。水のメートル.

それでは、フレオンの実際の電力指標を計算しましょう。数学を深く掘り下げないために、単純ですが明確な方程式を作成しましょう。

• 209150000 = 2010 * x * 100;
• x = 209150000/2010/100;
• x = 1040.55.

この計算では、xは質量です。あなたはボリュームを知る必要があります：

• V = m / p;
• V = 1040.55 / 196.2;
• V = 5.3立方メートルm。のガスまたは1.2立方メートル。 m。液体.

計算からわかるように、通常の室内暖房には5.3立方メートルが必要になります。 m。フレオンの蒸気。値は、温度、システム内の圧力、フレオンの品質、および他の多くの指標に依存するため、かなり任意です。ただし、この計算は環境要因を除いた参考値に基づいています。正確な指標は、クラペイロン-メンデレーエフの式に従って計算されます.

計算の慣習にもかかわらず、クーラントの温度を標準の60度に確保するには、システム内の水よりも多くのフレオンが必要になることがわかります。このことから、真に効果的なヒートポンプは十分に大きな寸法でなければならないということになります。そうしないと、熱が不足します。.

明確な解決策は、蒸気温度が摂氏100度よりも大幅に高くなる可能性がある、アンモニアベースまたはその類似物などの他の冷媒を使用することです。たとえば、蒸気を200度に加熱すると、比率は約 ¾, 冷媒を支持して.

特定のヒートポンプシステムは多くの要因に依存し、これがないと加熱が効果的でないため、真剣な数学的研究が必要です。ほとんどの数式は8年生から9年生のプログラムに該当するため、計算については、専門家に相談するか、学校の物理の先生に相談することをお勧めします。個々のケースの式を一般化することは不可能であるため、記事で特定の例を示すことは実用的ではありません。.

ヒートポンプで家を暖房する：価格

熱力学の分野の専門家を探し始める前に、簡単な手順を自分で完了する必要があります-消費電力とポンプの製造コストを計算します.

建材の市場価値を考えると、600〜800米ドル程度の投資が必要になります。さらに、高品質のコンプレッサーを購入する必要があります。暖房の交換は、特定の希望に依存するため、考慮されません。たとえば、10セクションの1つのアルミニウムラジエーターは80〜150ドルの費用がかかります.

しかし、これは1回限りの投資です。エネルギーコストは、コンプレッサーの容量に応じて計算されます。

• 定格電力に動作時間を掛けます。
• 定格出力-コンプレッサー出力;
• 動作時間-デバイスが電力を消費する期間.

したがって、12時間の連続運転で1 kWの出力を持つコンプレッサーは、12kWの電力を巻き上げます。.

コンプレッサーがほぼ常時作動していると仮定すると、1日あたりの消費量は約20kWになります。 1か月間、600kWの消費量が得られます。モスクワの最高関税を数えると、600 * 4.68 = 2748ルーブルになります。比較のために、1立方メートル。ガスのmは3.87ルーブルかかります。 600立方メートルの高品質ガス暖房付き。 m。は2〜3ヶ月で十分です.

ほとんどのコンプレッサーの出力が2kWを超えることを考えると、加熱の効率が疑問視されています。この問題の解決策は、独立した電源です。.

上記に基づいて、ヒートポンプの設置は物議を醸す問題のままです。特定の条件を条件として、それは確かに、そして非常に迅速に報われます。一方、高品質のパフォーマンスには、多額の費用と追加の機器の設置が必要になります。.