Hogyan készítsen levegő-víz hőszivattyút: felépítési rajzok és önálló összeszerelés

A hőhordozók rendszeres drágulása miatt egyre keresettebbek az alternatív fűtési módszerek. Ilyen például a gyakorlatias levegő-víz hőszivattyú, amely a levegő energiáját használja fűtésre. A berendezés nem igényel költséges fogyóanyagot, könnyen üzemeltethető és biztonságos.

Mivel a gyárilag összeszerelt egység ára meglehetősen magas, sokan gondolkodnak a rendszer önálló megépítésén. Elmondjuk, mire lesz szüksége a házi ezermesternek saját készítésű hőszivattyúja kivitelezéséhez. Cikkünkből azt is megtudhatja, milyen technikai eszközöket kell beszereznie.

A levegő-víz hőrendszer sajátosságai

Az ebben a cikkben tárgyalt hőszivattyú – szemben más hasonló berendezések (különösen a víz-víz és a talaj-víz) módosításaival – számos előnnyel rendelkezik:

• villamos energiát takarít meg;
• telepítéséhez nincs szükség nagy földmunkákra, fúrásra vagy külön engedélyek beszerzésére;
• ha a rendszert napelemekhez kapcsolják, teljesen autonómmá tehető.

A szél energiáját kivonó és vízbe továbbító hőrendszer számottevő előnye a százszázalékos környezetvédelmi biztonság.

Mielőtt hozzáfogna a szivattyú megtervezéséhez, tisztázni kell, hogy a rendszer mely helyzetekben működik a legnagyobb hatékonyággal, és mikor céltalan a hasnálata.

A légtömegből energiát kinyerő hőszivattyús rendszer minden, a FÁK területén használatos hőhordozó közeg – víz, levegő, gőz – melegítésére alkalmazható.

Alkalmazási és működési specifikumok

A hőszivattyú kizárólag -5 és +7 fok közötti hőmérséklet-tartományban működik hatékonyan. +7 fok felett a rendszer több hőt termel a szükségesnél, -5 fok alatt pedig ném eleg a fűtéshez. Ennek az az oka, hogy a szerkezetben lévő tömény freon -55 fokon forr fel.

Elméletileg a rendszer még 30 fokos fagyban is képes hőt termelni, de ez nem lesz elegendő a fűtéshez, mivel a hőteljesítmény közvetlenül függ a hűtőközeg forráspontja és a levegő hőmérséklete közötti különbségtől.

Ezért az északi régiók lakóinak, ahol a hideg korábban beköszönt, ez a rendszer nem lesz megfelelő, míg a déli területek házaiban hatékonyan szolgálhat néhány hideg hónapon át.

Ha a helyiségben szabványos radiátorok vannak, a hőszivattyú kevésbé hatékonyan működik. A levegő-víz készülék a legjobban a konvektorokkal és más nagy felületű radiátorokkal, valamint a „padlófűtés” és a „víz típusú fűtött fal” rendszerekkel működik együtt.

Ezenkívül magának a helyiségnek kívülről jól szigeteltnek kell lennie, beépített többrétegű ablakokkal kell rendelkeznie, amelyek jobb hőszigetelést biztosítanak, mint a hagyományos fa vagy műanyag ablakok.

A hőszivattyú a legjobban a vizes padlófűtési rendszerrel működik együtt, amely nem igényli a hőhordozó 40–45 °C fölé történő felfűtését.

Egy házi készítésű hőszivattyú hatékonyan képes fűteni akár 100 négyzetméteres házakat, és garantáltan 5 kW teljesítményt ad le. Meg kell érteni, hogy a freont nem lehet elég minőségileg bele tölteni egy házi körülmények között készült szerkezetbe, ezért a forráspontját -22 fokig kell számítani.

A házi összeszerelésű készülék ideálisan alkalmas garázs, üvegház, mellékhelyiségek, kis magánuszoda stb. hőellátására. A rendszert általában kiegészítő fűtésként használják.

Elektromos kazán vagy egyéb hagyományos fűtési szezonhoz szükséges berendezés mindenképpen szükséges lesz. Súlyos fagyok idején (-15-30 fok) a hőszivattyút ajánlott kikapcsolni az áramfogyasztás elkerülése érdekében, mivel ebben az időszakban a hatékonysága nem haladja meg a 10%-ot.

A hőszivattyúk elegendő energiát szolgáltatnak a fedett magánmedencék vizének fűtéséhez (+)

A rendszer működési elve

A szerkezetben a munkaközeg a levegő. Az utcán felszerelt külső egységen keresztül az oxigén csöveken keresztül jut az elpárologtatóba, ahol kölcsönhatásba lép a hűtőközeggel.

A freon a hő hatására gázneművé válik (mivel -55 fokon forr), és felhevült állapotban nyomás alatt a kompresszorba kerül. A készülék összenyomja a gázt, ezáltal növelve annak hőmérsékletét.

A forró freon a tárolótartály (kondenzátor) körébe kerül, ahol a hőátadás megtörténik a víznek, amelyet később fűtés és HMV céljára lehet használni. A kondenzátorban a freon csak a hő egy részét veszíti el, és még mindig gáznemű állapotban van.

A fojtószelepen áthaladva a hűtőközeg szétporlasztódik, aminek következtében a hőmérséklete csökken. A freon folyékonnyá válik, és ilyen állapotban kerül az elpárologtatóba. A ciklus megismétlődik.

Az ábrán sematikusan látható egy elemi hőszivattyú elvének megvalósítása, amelyet a kompresszor és az expanziós szelep két körre oszt – magas és alacsony nyomású.

Azok számára, akik saját maguk szeretnének hőszivattyút készíteni hulladékanyagokból és elhasználódott berendezésekből, például egy régi hűtőszekrényből, segítséget nyújt az általunk ajánlott cikkben található információ.

Levegő-víz hőszivattyú megépítése

A hőszivattyú rendszere négy fő elemből áll:

• külső egység;
• elpárologtató hőcserélő tartály;
• kompresszor egység;
• tárolótartály (kondenzátor).

Vizsgáljuk meg az egyes egységek felépítésének sajátosságait.

Kültéri egység összeállítása

A külső egység létrehozásához szükség lesz:

• Ház. Hagyományosan egy split-rendszerből, mosógépből vagy más nagy méretű készülékből származó egység alkalmas, néha saját kezűleg is elkészítik fém elemek hegesztésével. Összeszerelés után fontos a fémet por típusú korróziógátló festékkel kezelni.
• Ventilátor. A terméket lehet kölcsönözni egy régi működő klímaberendezésből vagy külön megvásárolni.

A ventilátor modelljének széles műanyag lapátokkal kell rendelkeznie, és lehetőleg levehető motorral, hogy lehetőség legyen szenzorhoz csatlakoztatni.

A kültéri egység összeszereléséhez szükség lesz egy házra és egy ventilátorra, amely egy légkondicionáló rendszerből származik. Az egység hozzávetőleges méretei: 75x85x30 cm

A kültéri egységbe be lehete telepíteni a párologtatót ézs a működéséhez szükséges kiegésžitő elemeket, de célszerűbb ezket az alkatrészeket egy külön házba helyezni.

A kültéri egységet a háztól 2-10 m távolságra kell felszerelnii. Fontoos, hogy alatta alapot építsenenek ézs tetőt helyezzenek el, hogy megvédjék a szerkezetet a csapadéktól. Ezenkívül rácsot kell rögzítenii a ventilátor elé, hogy elkerüljék a szennyeződés, törmelék, levelek bejutását a ventilátor lápátjaiiba ézs a csövekbe.

Ezenkívül ajánlot fűtőtesteket felszerelnii, amelyek megvédik az oldalfalakakat és pánéleket a jegesedéstől. Ebben az esetben nem lesz szükség a ház további fűtéséere. Az egység felszerelésének helyének jól szellőzőnek kell lennie, és távol kell lennie nyílt lángforrásoktól.

A hőcserélős-párologtatós blokk

A párologtatót készen is meg lehete vásárolni, az online beszállíók szolgáltatásait igénybe véve, vagy saját maga is elkészíthetí. Ehhez szükség lesz egy 80 literes tartályra és egy 10 mm átmérőjű, legalább 1 mm vasztaságú rézhuzalra.

A hosszt egyedileg számíják ki a szükséges teljesítmény alalpján. Egy 5 kW-os készülékhez 10 m-t lehete venni. A párologtatóban a freon felmelegedése és keringése, valamint a levegővel való érintkezés fog bekövetkezni.

A hőcserélő létrehozásához egy tekercset kell készítenii. Ehhez a huzalt egy vastag falú cső köré tekerik, amelynek átmérője nem haladja meg a tartály szélességét. Fontoos olyan végeket hagyni, amelyek a ház magasságán túlnyúlnak. Ezekre szükség lesz a tekercs összekapcsolásához a rendszer más elemeivel – a kompresszorral és a tárolótartállyal.

A tekercs elkészítéséhez egy körülbelül 1 mm falvastagságú rézcsövet egy gázpalack, cső vagy vízzel töltött műanyag palack köré tekerneek.

A házba két idomot vágnak a csővezetékek csatlakoztatásához, két csatlakozót hoznak létre a huzal kivezetéséhez. A csatlakozásokat tömítik. A kész szerkezetet L alakú konzolokkal rögzitik.

Ajánlot továbbá egy leolvasztó relét felszerelnii a párologtatóra, mivel a tartályban levegőkeringés fog történni, amelynek hőmérséklete negatív. Ebben az esetben a rendszerben felgyülemlő kondenzátum a párologtató jegesedéséhez vezethett. Továbbá a nedvességképződés kizárása érdekében egy szárítószűrőt is be lehete építenii a rendszerbe.

A kompresszor beépítésének szabályai

A kompresszor felszereléséhez külön házra lesz szükség hang- és rezgésszigeteléssel, mivel a készülék szinte minden változata zajt kelt működés közben. A kompresszor használtan is beszerezhető hűtőszekrényből, klímaberendezésből, vagy új modellt is vásárolhat.

Hőszivattyúkhoz a következő kompresszortípusok alkalmasak:

1. Rotációs kompresszorok a legolcsóbbak, de számos hátránnyal rendelkeznek – zajosak, alacsony hatásfokúak és 8-10 évig működnek.
2. Csavaros típusú kompresszorokat beépítenek minden modern légkondicionáló- és hűtőgépmodellekbe. Tartósak (15-20 év), csendesek, hatékonyak, de költségesek.
3. Dugattyús modelleket többnyire ipari hűtőgépekbe szerelnek. A termékek jó hatásfokkal rendelkeznek, tartósak (15-20 év), de rendkívül zajosak és drágák.

A hőszivattyúhoz egy egyfázisú kompresszort kell választani. Vásárlás előtt fontos megtudni, hogy milyen típusú freonnal működik a készülék. Célszerű olyan modellt vásárolni, amely R22-vel, leheteőleg R422-vel működik. Ezzel a fajta hűtőközeggel könnyebb dolgozni, mint bármely más típusú freonnal.

A kompresszort csövekkel kötik az elpárologtató és a kondenzátor blokkjához. A készüléknek köszönhetően a freon növeli a hőmérsékletét.

Tárolótartály (kondenzátor) kialakítása

A kondenzátor elkészítéséhez szükség lesz egy 100 literes bojler házára vagy bármilyen más, azonos méretű rozsdamentes tartályra. Szükséges továbbá egy rézcsőből készült tekercs. Egy 5 kW teljesítményű szivattyúhoz egy 12 méteres rézhuzal is elegendő. A tekercsön át forró freon áramlik, ezáltal melegedik fel a víz.

1. lépés: A tekercs elkészítése

A tekercs elkészítéséhez lagalább 26 mm átmérőjű és lagalább 1 mm falvasagságú rézhuzalra van szükség. Ezt egy a tartálynál kisebb keresztmetszetű csőre kell feltekercselni.

A tekercs magasságának meg kell egyeznie a ház magasságával. Fontos, hogy a cső kivezeteései a tartályon kívül maradjanak, hodz az elpárologtatóhoz és a kompresszorhoz lehessen csaltakoztatni a tekercset.

2. lépés: A ház elkészítése

A tekercs behelyezéséhez a tartályt fel kell vágni. Felül ées alul lyukakat kell készíteni a rézhuzal kivezetései számára, valamint további nyílásokat kell vágni két csaltakozó beépítéséez; az egyik a víz kimenete, a másik a bemenete. Az elvégzett műveletek után a tartályt szivárgásmentessé kell tenni.

A hőcserélő-kompresszor külön is megvásárolható kész szerkezetként. Gyári összeszerelésű készülékkel növelhető a rendszer teljesítménye és hatásfoka.

Az R22 jelöllésű hűtőközeget a Montréali jegyzőkönyv értelmében 2030-ig tervezik kivonni a forgalomból. A rendszer feltőltéséhez jobb az R422 hellyettesítő hűtőközeget használni.

A külső blokk és a párologtató összekapcsolása

A külső egység és az elpárologtató öszekötéséhe 2 db KPE 32-es polietilén csőre van szükség. Az egyik csővön át levegő áramlik be, a másikón át távoík.

A csövek eláshatók a földbe, előzőleg homokos anyaggal feltőltve az árkot, vagy a felszínen hagyhatók, ha a külső egység a ház közelében van.

A párologtató, a kompresszor és a tartály összekötése

Ebben a rendszerben freon kering. A kompresszorral és fojtószeleppel ellátott tekercsek csatlakoztatásához hűtéstechnikai szakemberekhez kell fordulni. A forrasztási munkákban nem járts személy számára még eszközök és anyagok birtokában is nehéz lesz az összes elemet egy rendszerbe illesztetni a szerkezet műkődésének biztosításához.

Ráadásul sok további anyagra lesz szükség – különböző átmérőjű csövekre, különféle lefolyócsapok típusaira, légtelenítő szelepekre, biztonsági szelepekre, valamint csőkapcsokra, bilincsekre és csővágókra a csővezeték szakaszainak levágásához.

Szükség lesz más specális eszközökre is, amelyek minden hűtő- és klímaszerelő műhelyben megtalálhatók.

A freon szakszerű betöltése szintén specális berendezéssel történik. Ezért a hőcserélők, a kompresszor és a fojtószelep munkarendszerbe való összekapcsolásához kényelmesebb és előnyösebb szakemberekhez fordulni.

Szabályozási rendszerek beépítése a berendezésbe

A freon nyomásának és hőmérsékletének körétéséhez bármely klímaberendezésből származó kijelzős kártya használható. A forrasztási munálatok során szakemberek segítségével a szerkezetet szakszerűen be lehet épteni a berendezésbe.

Továbbá lehetség van egy specális eszköz – ventilátorfordulatszám-érzékelő – csatlakoztatására. Ez szabályozza a lapátok forgási sebességét, valamint automatzálja a freon cirkulációs szívátyújának fordulatszámát.

További lehetségként időzítőt, elektromos indító, a kompresszort túlemedgedéstől védő készüléket szerelhetünk be. Mindezeket az alkatrészket beszerezhetjük javító műhelyekben vagy alkatrészpiacokon.

A levegő-víz hőszivattyú teljesítményének kiszámítása

Egy 100 négyzetmérnél nagyobb területű helyiség fűtéséhez nagyobb teljesítményű hőszívátyúra lesz szükség. A berendezés szükséges teljesítményét megközelítőleg kiszámíthatjuk egy táblázat segítségével:

A táblázat adatai seítnek kiszámítani a tekercs területét egy adott teljesítményű berendezés létrehozásához.

Annak meghatározásához, hgy mekkora teljesítményű legyen a kompresszor, milyen átmérőjű csöveket használjunk, és egyéb fontos adatokhoz a levegő-víz hőszívátyú tervezéskor, az alábbi módok egyikéhez kell fordulni:

• Használjuk a hőcserélő-gyártók weboldalain tálálható online kalkulátorokat.
• Alkálmazzuk a CoolPack 1,46, Copeland szoftvert.
• Hívjunk szakembert, aki elvégzi a szükséges méréseket és szmításokat.

A kondenzátor-tekercs területe (PZK) kiszámítható a képle segítségével:

PZK = M/0,8DT

ahol M a berendezés teljesítménye kW-ban; 0,8 a víz és a réz közötti hővezetési tényező; DT a rendszerbe beáramló és onnan távozó levegő hőmérséklet-különbsége.

A fent megadott hőszivattyú paraméterek 100 négyzetméterig terjedő helyiségekhez alkalmasak. A berendezés teljesítménye 5 kW. Ha speciális hőcserélőket vásárol, a rendszer teljesítménye akár 10-15 kW-ra is növelhető.

Az ábrán egy olyan rendszer látható, amelyben a hőcserélők, a kompresszor és a fojtószelep egy tartályban vannak egyesítve. A szerkezetben gyári hőcserélők találhatóak (+).

A saját készítésű berendezés karbantartása

A minőségi működés érdekében a hőszivattyú további karbantartást igényel. Ha télen használja a készüléket (figyelembe véve, hogy a házban nincs beépített kiegészítő fűtés), időnként fel kell olvasztania a blokkot, mert jégkéreg képződik a felületén.

Emellett időszakosan szükséges:

• A ventilátor lapátjainak tisztítása a törmelékektől – levelektől, portól, szennyeződéstől, hótól stb.
• A kompresszor kenése a hozzá tartozó utasítások szerint.
• Olajcsere a kompresszorban és a ventilátorban.

Ezenkívül a rendszer normál működéséhez rendszeresen ellenőrizni kell a rézcsővezeték, a kompresszort, a ventilátort és más eszközöket tápláló tápkábel épségét.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A szélenergiát hasznosító hőszivattyú működési elvével és felépításével az alábbi videó ismerteti meg Önt:

A levegő-víz rendszerű házi készítésű hőszivattyú az egyik hatékony és olcsó eszköz a lakás kiegészítő fűtésére. Bárki elkészítheti és telepítheti ezt a rendszert.

Kérjük, írja meg észrevételeit az alábbi mezőben. Talán vannak érdekes információi és fotói a cikk témájával kapcsolatban? Tegyen fel kérdéseket, ossza meg saját véleményét és a webhely látogatói számára hasznos tanácsokat.