DIYの空気ヒートポンプ。 暖房用の自家製ヒートポンプ

古代以来、人類は利用可能な天然資源を利用することに「慣れ」てきました。 エネルギー資源は、単に燃焼して熱を生成したり、他の形態のエネルギーに変換したりするだけです。 人々はまた、水の流れの秘められた可能性を利用することを学びました。水車から始まり、強力な水力発電所に到達しました。 しかし、100 年前には十分だと思われたものでも、今日では増加する地球人口のニーズを満たすことができなくなりました。

第一に、自然の「貯蔵庫」は依然として底なしではなく、エネルギー資源の採掘は年々難しくなっており、到達困難な地域や海棚にさえ移動しています。 第二に、天然原料の燃焼には常に燃焼生成物の大気中への排出が伴いますが、現在の膨大な量のそのような排出物を考慮すると、すでに地球は環境災害の危機に瀕しています。 水力発電所からのエネルギーは十分ではなく、河川の水文学的バランスの崩壊も多くの災害につながります。 マイナスの結果。 かつては「万能薬」とみなされていた原子力エネルギーは、多くの注目を集めた人災の後、多くの疑問を引き起こしており、地球上の多くの地域では原子力発電所の建設は法律で単純に禁止されている。

しかし、比較的最近になって広く使用されるようになった、実質的に無尽蔵のエネルギー源は他にもあります。 現代の技術により、風、太陽光、潮汐などのエネルギーを非常に効率的に利用して、電気や熱を生成することが可能になりました。 代替エネルギー源の 1 つは、地球内部、貯留層、大気の熱エネルギーです。 ヒートポンプの動作は、そのような熱源の使用に基づいています。 私たちにとって、そのような機器は依然として「珍しいノベルティ」のカテゴリーに含まれており、同時に多くのヨーロッパの居住者がこの方法で家を暖房しています。たとえば、スイスやスカンジナビア諸国では、同様のシステムを備えた家の数が増えています。 50％を超えています。 この種の熱生成はロシアでも徐々に実践され始めているが、ハイテク機器一式の購入価格は依然として非常に恐ろしいものに見える。 しかし、いつものように、創造性を発揮して自分の手でヒートポンプを組み立てる愛好家がいます。

この出版物は、読者がヒートポンプの動作原理と基本設計を詳しく調べ、その長所と短所を理解できるようにすることを目的としています。 さらに、独自にオペレーティング・インストールを作成した成功体験についても説明します。

誰もがこれについて考えたことがあるわけではありませんが、私たちの周りには、一年中、そして四六時中「機能」する熱源がたくさんあります。 たとえば、極度の寒さの中でも、凍った貯水池の氷の下の温度は依然としてプラスのままです。 土壌の奥深くに進んでも状況は同じです。氷点下では温度はほぼ常に安定しており、この地域の年間平均特性とほぼ同じです。 空気にはかなりの熱ポテンシャルも含まれています。

おそらく、水、土壌、空気の一見低い温度に混乱する人もいるでしょう。 はい、それらは潜在性の低いエネルギー源に属しますが、その主な「切り札」は安定性であり、熱物理学の法則に基づいた最新の技術により、わずかな違いさえも必要な加熱に変換することができます。 そして、冬の屋外の霜が20度で、土壌の氷点下が5÷7度である場合、そのような振幅の差はすでにかなりまともであることに同意する必要があります。

低ポテンシャルエネルギーを継続的に供給するというこの特性がヒートポンプ回路に組み込まれています。 本質的に、このユニットは、無尽蔵の熱源から取得した熱を「汲み上げ」、「集中」させる装置です。

よく知られている冷蔵庫に例えることができます。 冷却や保管のためにチャンバー内に置かれる製品や、ドアを開けたときにチャンバー内に入る空気も、それほど高温になりません。 ただし、凝縮器の熱交換グリッドに触れると、 後壁冷蔵庫の場合は、非常に暖かいか、さらに熱いです。

ヒートポンプの原型はよく知られた冷蔵庫で、運転中にコンデンサーグリルが加熱されます。

それでは、この原理を冷却剤の加熱に利用してはどうでしょうか? もちろん、冷蔵庫との類似性は直接的ではありません。安定した外部熱源は存在しません。 より大きな範囲で電気が無駄になります。 しかし、ヒートポンプの場合、そのような供給源を見つける（組織する）ことができ、その後、それは「逆の冷蔵庫」になることがわかります。ユニットの主な焦点はまさに熱を取得することにあります。

どういう原理で動いているのでしょうか？

これは、冷却剤が循環する 3 つの回路からなるシステムです。

• ヒートポンプ本体自体 (項目 1) には、2 つの熱交換器 (項目 4 および 8)、コンプレッサー (項目 7)、冷媒回路 (項目 5)、および調整および制御装置が含まれています。
• 独自の循環ポンプ (項目 2) を備えた最初の回路 (項目 1) は、低級熱源に配置 (浸漬) されています (その構造については後述します)。 外部の途切れのない熱源から熱エネルギーを受け取り（幅広のピンクの矢印で表示）、わずか数度だけウォームアップします（通常、土壌または水中でプローブまたはコレクタを使用する場合、最大 4 ÷ 6 °） と）、循環クーラントが入ります。 熱交換器・蒸発器(位置 4)。 ここで、外部から受け取った熱の一次伝達が発生します。
• ポンプの内部回路（項目5）に使用されている冷媒は沸点が非常に低いです。 通常、現代の安全なものの 1 つです。 環境フロン、または二酸化炭素（本質的には液化二酸化炭素）。 これは、減圧された液体状態で蒸発器の入口 (位置 6) に近づきます。これは、調整可能なスロットル (位置 10) によって提供されます。 毛細管タイプの入口の特殊な形状と蒸発器の形状により、冷媒がほぼ瞬時に気体状態に変化します。 物理法則によれば、蒸発には常に急激な冷却と周囲の熱の吸収が伴います。 内部回路のこのセクションは最初の回路と同じ熱交換器内に配置されているため、フレオンは冷媒から熱エネルギーを受け取り、同時に冷媒を冷却します (オレンジ色の太い矢印)。 冷却された冷却剤は循環を続け、再び外部源から熱エネルギーを受け取ります。
• すでにガス状になっている冷媒が熱を伝え、コンプレッサー (位置 7) に入り、そこで圧縮の影響を受けて温度が急激に上昇します。 次に、ヒートポンプの 3 番目の回路の凝縮器とパイプが配置されている次の熱交換器 (項目 8) に入ります。 (位置 11)。
• ここでは、まったく逆のプロセスが発生します。つまり、冷媒が凝縮して液体状態になり、同時にその熱が 3 番目の回路の冷却剤に伝達されます。 さらに、液体状態では、 高血圧スロットルを通過すると圧力が低下し、冷媒の凝集状態の物理的変化のサイクルが何度も繰り返されます。
• 次に、ヒートポンプの 3 番目の回路 (項目 11) に進みます。 熱交換器 (項目 8) を介して、圧縮によって加熱された冷媒 (太い赤い矢印) から熱エネルギーを受け取ります。 この回路には独自の循環ポンプ (項目 12) があり、加熱パイプ内の冷媒の移動を保証します。 ただし、転送された熱が蓄積される、慎重に断熱された蓄積バッファタンク (項目 13) を使用する方がはるかに合理的です。 蓄積された熱エネルギーは暖房や給湯などに利用され、必要に応じて徐々に消費されます。 この措置により、停電の場合に保険を掛けたり、ヒートポンプの作動に必要な電気料金をより安価な夜間料金で利用したりすることができます。

バッファ貯蔵タンクが設置されている場合は、独自の循環ポンプ (位置番号 15) を備えた加熱回路 (位置番号 14) がすでにそれに接続されており、システムパイプ (位置番号 16) を通る冷媒の移動が確保されています。 すでに述べたように、電源を供給する 2 番目の回路がある場合があります。 お湯家庭のニーズに合わせて。

ヒートポンプは電源なしでは動作できません。電源はコンプレッサー（太い緑色の矢印）の動作に必要であり、外部回路の循環ポンプも電力を消費します。 しかし、ヒートポンプの開発者や製造者が断言しているように、電力消費量は、結果として生じる熱エネルギーの「量」と比較できません。 したがって、適切な組み立てと最適な動作条件があれば、300 パーセント以上の効率が得られるという話がよくあります。つまり、1 キロワットの電力が消費されると、ヒート ポンプは「最高レベルで」 4 キロワットの熱エネルギーを生成できます。

実際、効率に関するこのような記述はいくぶん間違っています。 物理法則は廃止されておらず、100%を超える効率は「」と同じ理想郷です。 パーペタムモバイル» — 永久機関。 この場合、私たちは無尽蔵の外部源から来るエネルギーを「汲み上げ」て変換する目的での電気の合理的な使用について話しています。 ここでは COP の概念を使用する方が適切です（英語より） 「成績係数」）ロシア語では「熱変換係数」と呼ばれることが多いです。 この場合、確かに、1 を超える値が取得される可能性があります。

CO R = Q年間、 どこ：

CO R – 熱変換係数;

QP– 消費者が受け取る熱エネルギーの量。

あ– コンプレッサーユニットによって実行される仕事。

忘れられがちなニュアンスがもう 1 つあります。コンプレッサーだけでなく、外部回路の循環ポンプも、ポンプが通常に機能するために一定のエネルギー消費を必要とします。 もちろん、消費電力ははるかに少ないですが、それでも考慮することはできますが、これは単にマーケティング目的で行われないことがよくあります。

結果として消費できる熱エネルギーの総量は次のようになります。

1 – 最適な解決策は温水床システムです。 一般に、ヒートポンプは約 50 ÷ 60 °のレベルまで温度を「上昇」させます。 と– これは床を暖めるのに十分です。

2 – 家庭での給湯。 通常、DHWシステムでは、温度はこのレベル（約45÷55℃）に維持されます。

3 - でも、のために 従来のラジエーターそのような加熱では明らかに十分ではありません。 解決策は、セクションの数を増やすか、特別な低温ラジエーターを使用することです。 対流式加熱装置も問題の解決に役立ちます。

4 – ヒートポンプの最も重要な利点の 1 つは、ヒートポンプを「反対の」動作モードに切り替えることができることです。 で サマータイムこのようなユニットは、敷地から熱を取り出して地面または貯水池に伝達するという空調機能を実行できます。

低電位エネルギー源

ヒートポンプはどのような低潜在エネルギー源を使用できますか? この役割は、岩石、さまざまな深さの土壌、自然の貯水池からの水、または 地下水沖積地層、大気 空気または、建物や工業技術複合体から除去される暖かい空気の流れ。

A. 熱エネルギーの利用 土壌

すでに述べたように、特定の地域に特有の土壌凍結レベルを下回ると、土壌温度は年間を通じて安定します。 これは、「土壌-水」スキームに従ってヒートポンプを動作させるために使用されるものです。

エネルギー取り出し「土－水」の模式図

このようなシステムを作成するには、土壌の最上層が約1.2÷1の深さまで除去される特別な表面熱場が準備されます。 5 メートル プラスチックまたは金属で作られた輪郭がその中に配置されます。 プラスチックパイプ直径は通常40mmです。 熱エネルギー除去効率は地域に依存します。 気候条件作成された輪郭の全長についても同様です。

ロシア中央部では、おおよそ次のような関係で運用できます。

• 乾燥した砂質土壌 - パイプの直線メートルあたり 10 W のエネルギー。
• 乾燥した粘土質土壌 - 20 W/m。
• 湿った粘土質土壌 – 25 W/m。
• 地下水の多い粘土岩 - 35 W/m。

このような熱交換は一見単純であるにもかかわらず、この方法は決して常に有効であるわけではありません。 最適解。 実際のところ、それには非常に大規模な土工工事が必要です。 図では単純に見えても、実際にははるかに複雑です。 自分で判断してください - 地下回路からわずか 10 kW の熱エネルギーを「除去」するために 粘土質の土壌約400メートルのパイプが必要となります。 サーキットのターン間に 1 以上の間隔がなければならないという必須ルールも考慮すると、 2 メートルの場合、設置には4エーカー（20×20メートル）の敷地が必要になります。

地中の熱を取り出すためのフィールドを敷設するのは、非常に大規模で労力のかかる作業です

まず、誰もがそのような領土を割り当てる機会があるわけではありません。 第二に、輪郭が損傷する可能性が高いため、このエリアでは建物は完全に除外されます。 そして第三に、特に計算が不十分に実行された場合、地面からの熱の抽出は跡形もなく通過できない可能性があります。 夏の熱が回路の深さの温度バランスを完全に回復できない場合、その領域の過冷却の影響を排除することはできません。 これは土壌の表層の生物学的バランスに悪影響を与える可能性があり、その結果、一部の植物は過冷却地域では成長しなくなり、一種の局所的な「氷河期」効果が生じます。

B. 井戸からの熱エネルギー

敷地が小さくても、掘削井からの熱エネルギーの供給を組織化するのに障害にはなりません。

低級熱源として - 深井戸

地温は深さが増すほど安定し、深さが 15 度を超えると安定します。 — 20 メートルは 10 度のマークにしっかりとあり、100 メートル潜水するごとに 2 ～ 3 度ずつ増加します。 さらに、この値は季節や天候の変動とはまったく関係がないため、井戸は最も安定した予測可能な熱源となります。

プローブはウェル内に下げられます。ウェルは、冷却剤が循環するプラスチック（金属プラスチック）パイプの U 字型ループです。 ほとんどの場合、深さ40÷50、最大150メートルの井戸がいくつか作られ、互いに6メートル以内の距離にあり、それらは直列または共通コレクタへの接続のいずれかで接続されます。 このパイプの配置による土壌の熱伝達は大幅に高くなります。

• 乾燥した堆積岩の場合 - 20 W/m。
• 岩だらけの土壌層または水分を含んだ堆積岩 - 50 W/m。
• 熱伝導率が高い固体岩 - 70 W/m。
• 運が良ければ地下帯水層に遭遇できます - 約80 W / m。

十分なスペースがない場合や、地盤の特性により深く掘削することが難しい場合は、1点から梁で複数の傾斜穴を掘削できます。

ちなみに、井戸が流量が安定している帯水層にある場合は、開放型一次熱交換回路が使用されることがあります。 この場合、水はポンプによって深層から汲み上げられ、熱交換に参加し、その後冷却されて、同じ地平線にある 2 番目の井戸に放出されます。 に位置するある最初からの距離 (これはシステム設計時に計算されます)。 同時に、家庭のニーズに合わせた取水体制を整えることができます。

井戸による排熱法の主な欠点は、掘削作業にコストがかかることです。 私たち自身で適切な装備がなければ、それは非常に困難であるか、まったく不可能です。 さらに、井戸の掘削には環境当局からの許可が必要になることがよくあります。 ちなみに、井戸への水を逆放出する直接熱交換の使用も禁止される場合があります。

自分で井戸を掘ることは可能ですか？

もちろんこれは非常に 難しい仕事ただし、特定の条件下で自分で実行できるテクノロジーがあります。

その方法については、ポータルの特別出版物をご覧ください。

B. 熱源としての貯水池の使用

家の近くに十分な深さの池があれば、優れた熱エネルギー源になる可能性があります。 水さえも 冬時間氷の上部の地殻の下では液体状態が保たれており、その温度はゼロ以上です。これがヒートポンプに必要なものです。

水に浸された回路からのおおよその熱伝達は 30 kW/m です。 つまり、10kWの出力を得るには、約350mの回路が必要になります。

このようなコレクタ回路はプラスチックパイプから陸上に取り付けられます。 それから彼らは池に移動して飛び込みます 底まで、深みまで少なくとも 2 メートル、パイプ 1 直線メートルあたり 5 kg の割合で負荷がかかります。

それから実行します 断熱された家にパイプを敷設し、接続します。 熱交換器ポンプ

ただし、どの貯留層もそのような目的に完全に適しているとは考えるべきではありません。やはり、非常に複雑な熱工学計算が必要になります。 たとえば、小さくて深さが不十分な池や浅く静かな川は、低潜在エネルギーの中断のない供給という課題に対応できないだけでなく、単純に底まで凍り、それによって貯水池の住民全員が死亡する可能性があります。

水熱源の利点は、掘削作業の必要がないこと、そして土熱源の場合は最小限に抑えられ、パイプを敷設するために家に溝を掘るだけであることです。 そして欠点として、単に住宅の近くに水域が存在しないために、ほとんどの住宅所有者にとってアクセスが困難であることが挙げられます。

ちなみに、排水管は熱交換の目的でよく使用されます。寒い天候でも、排水管はかなり安定した正の温度を持っています。

D. 空気からの熱の抽出

住宅の暖房や給湯に必要な熱は、文字通り薄い空気から得ることができます。 空気水ヒートポンプはこの原理で動作します。 空気 – 空気».

概して、これは同じエアコンですが、「冬」モードに切り替えられただけです。 このような暖房システムの効率は、その地域の気候条件と天候の気まぐれに大きく依存します。 現代的な設備非常に高い温度でも動作するように設計されていますが、 低温(最大 – 25 °、一部の – 最大 – 40 ° と）しかし、エネルギー変換係数が急激に低下すると、そのようなアプローチの収益性と実現可能性はすぐに多くの疑問を引き起こし始めます。

しかし、そのようなヒートポンプは、労働集約的な操作をまったく必要としません。ほとんどの場合、その主熱交換ユニットは建物の壁（屋根）またはそのすぐ近くに設置されます。 ちなみに、それと区別することは事実上不可能です。 外部ユニットスプリットエアコンシステム。

このようなヒートポンプは、暖房用の追加の熱エネルギー源として、また夏には給湯用の熱発生器としてよく使用されます。

このようなヒートポンプの使用は、回収、つまり換気シャフト（チャネル）の出口での二次熱の使用などのために完全に正当化されます。 このようにして、設備はかなり安定した高温のエネルギー源を受け取ります。これは、利用のための二次熱源が常に存在する産業企業で広く使用されています。

空対空および空対水システムでは、一次熱交換回路がまったくありません。 ファンは蒸発器チューブに直接吹き付ける空気の流れを作り出し、冷媒が蒸発器内を循環します。

ちなみに、DXタイプのヒートポンプ（「直接交換」を意味する英語の「directexchange」から）は全ラインナップがあります。 これらにも基本的に一次回路がありません。 低級熱源（井戸または V土壌層）が冷媒で満たされた銅管に直接通過します。 これは、一方ではより高価で、実装がより困難ですが、井戸の深さを大幅に減らすことができ（30メートルの垂直井戸を1つ、または最大15メートルの傾斜井戸をいくつかで十分です）、井戸の総面積を大幅に減らすことができます。熱交換の水平フィールド（土壌の最上層の下にある場合）。 したがって、より高い変換係数、そして一般的にはヒートポンプの効率について話すことができます。 しかし、唯一の問題は、銅製の熱交換パイプはプラスチック製のパイプよりもはるかに高価で設置が難しく、冷媒のコストが従来の不凍液のコストよりもはるかに高いことです。

エアコンはどのように機能するのでしょうか?また、自分で取り付けることは可能ですか?

すでに言われていることですが、 基本的な原則エアコンとヒートポンプの働きは実質的に「双子」ですが、「鏡像」の関係にあります。

デバイスと基本ルールの詳細については、ポータル上の特別な出版物を参照してください。

ビデオ: ヒートポンプの使用の理論と実践に関する役立つ情報

ヒートポンプの一般的なメリットとデメリット

したがって、ヒートポンプの主な、想像上の利点と実際の利点と欠点に焦点を当てて、ヒートポンプを検討する際に一定の線を引くことができます。

A.高効率と 全体的な収益性このタイプの暖房。

これについてはすでに上で説明しました。よく考えられ正しく設置されたシステムでは、最適な動作条件下で、消費された 1 kW の電気エネルギーを置き換えるために 4 kW の熱エネルギーを受け取ることができます。

住宅に最高品質の断熱材が施されている場合にのみ、これはすべて公平になります。 もちろん、これはどの暖房システムにも当てはまりますが、300% という「魔法の数字」が信頼性の高い断熱の重要性を示しているだけです。

消費されるエネルギー資源の通常コストの観点から見ると、ヒートポンプは効率の点で第 1 位であり、安価なネットワークガスさえもわずかに上回っています。 また、燃料を輸送したり保管したりする必要がないことも考慮する必要があります。 私たちが話しているのは固体燃料または液体燃料のコーラについて。

B.ヒートポンプは、 非常に経済的暖房と給湯の主な供給源。

この問題もすでに解決されています。 住宅が室内暖房の主源としてヒートポンプを使用している場合、適切な出力のヒートポンプがそのような負荷を「牽引」する必要があります。 従来のほとんどのラジエーターでは、50 ÷ 55 度の温度では明らかに不十分です。

特に注目に値するのは、空気から熱を取り出すポンプです。 彼らは現在の気象状況に非常に敏感です。 メーカーは-25°や-40°でも動作できると主張していますが、 と、効率は急激に低下し、300％の話はあり得ません。

合理的な解決策は、複合加熱システム (二価) を作成することです。 HPの力が足りている限り主な熱源として機能し、 電力が足りない場合攻撃 本物寒い天候 - 電気暖房、液体または固体燃料ボイラー、太陽熱集熱器などが役に立ちます。 ガス機器この場合は考慮されません。暖房にネットワークガスを使用できる場合、少なくとも現在のエネルギー価格レベルでは、ヒートポンプの必要性は非常に疑わしいように見えます。

で。ヒートポンプ暖房システムは煙突を必要としません。 ほぼ静かに動作します。

確かに、所有者は煙突の配置に何の困難もありません。 動作の静粛性に関しては、特定のドライブを備えた他の家電製品と同様に、コンプレッサーや循環ポンプの動作から生じるバックグラウンドノイズが依然として存在します。 もう一つの質問は、 現代のモデルこの騒音レベルは、ユニットが適切に調整されていれば非常に低く、居住者に迷惑を及ぼすことはありません。 また、リビングにそのような機器を設置しようと考える人は少ないでしょう。

G.このシステムは完全に環境に優しく、大気中への排出は全くなく、家の住人に脅威を与えることはありません。

特にオゾンに優しい最新のフロン (R-410A など) を冷媒として使用するモデルの場合は、すべてが当てはまります。

火災にすぐに気づくこともできます - そして 防爆このようなシステムでは、可燃性または可燃性物質は存在せず、爆発性濃度の蓄積は排除されます。

D.最新のヒートポンプは、夏に暖房と冷房の両方で動作できる汎用の気候制御ユニットです。

これはとても 重要な利点、確かに、これは所有者に多くの追加のアメニティを提供します。

E.ヒートポンプの動作は完全に自動的に制御されるため、ユーザーの介入は必要ありません。 このようなシステムは、他のシステムとは異なり、定期的なメンテナンスや予防を必要としません。

最初の意見には完全に同意できますが、最新のガスまたは電気暖房システムのほとんども完全に自動化されており、ヒート ポンプだけがこの利点を備えているわけではないことを忘れないでください。

ただし、2 番目の質問については、議論を始めることができます。 おそらく、工業用または家庭用の暖房ユニットは、定期的な点検と予防保守なしでは機能しません。 たとえ冷媒やオートメーションを使用する内部回路に自分で立ち入るべきではないと考えるのが正当な場合でも、不凍液やその他の冷却剤を使用する外部回路には依然としてある程度の参加が必要です。 これには、定期的な清掃 (特に空気システム)、冷却剤の組成とレベルの監視、循環ポンプの動作検査、パイプの状態の完全性と継手の漏れの有無の確認などが含まれます。一言で言えば、暖房システムなしでは誰もできないことです。 一言で言えば、メンテナンスが完全に無駄であるという主張には、少なくとも根拠がないようです。

そして。ヒートポンプを備えた暖房システムの迅速な回収。

この問題は非常に物議を醸しているため、特別な注目に値します。

このような機器の販売に携わる一部の企業は、潜在的な顧客に対して、プロジェクトに投資した資金を迅速に回収すると約束しています。 彼らは表で計算を提供しており、それに従って、実際に、家までガス管を延長することができない場合、ヒートポンプが唯一許容できる解決策であるという意見を生み出すことができます。

以下にその一例を示します。

燃料の種類	天然ガス（メタン）	切った白樺の薪	Eメール 単一料金でのエネルギー	ディーゼル燃料	ヒートポンプ（夜間料金）
ユニット 燃料供給	㎥	3立方メートル	kW×時	リットル	kW×時
燃料コスト 配達で、こする	5.95	6000	3.61	36.75	0.98
燃料カロリー含有量	38.2	4050	1	36	1
ユニット カロリー測定	MJ/立方メートル	kW×時	kW×時	MJ/リットル	kW×時
ボイラー効率、% または COP	92	65	99	85	450
燃料費、摩擦/MJ	0.17	0.41	1.01	1.19	0,06
燃料コスト、摩擦/kWh	0.61	1.48	3.65	4.29	0.22
燃料費、摩擦/GCal	708	1722	4238	4989	253
年間燃料費、摩擦	24350	59257	145859	171721	8711
機器の耐用年数、年数	10	10	10	10	15
機器のおおよその費用、摩擦	50000	70000	40000	100000	320000
取り付け費、こすれ	70000	30000	30000	30000	80000
ネットワーク接続のコスト（技術的条件、機器および設置）、摩擦。	120000	0	650	0	0
初期投資、RUB（概算）	240000	100000	70650	130000	400000
運用コスト、摩擦/年	1000	1000	0	5000	0
運用業務の種類	メンテナンス、カメラのクリーニング	清掃室、煙突	発熱体の交換	チャンバー、ノズルの清掃、フィルターの交換	いいえ
運転期間全体の総費用（燃料費を含む）、こすります。	493502	702572	1529236	1897201	530667
1 年間の運用にかかる相対コストの合計 (燃料、減価償却費、メンテナンスなど)	49350	70257	152924	189720	35378

確かに、結論は実に印象的ですが、ここですべてが「スムーズに」進んでいるでしょうか?

熱心な読者の目に最初に目を引くのは、次の電気料金です。 電気加熱一般用途として利用されていますが、何らかの理由でヒートポンプの夜間料金が優先されます。 どうやら、最終的な違いをより明確にするためのようです。

さらに遠く。 ヒートポンプ設備のコストは完全には正確に示されていません。 インターネット上のオファーを詳しく見てみると、暖房目的に使用できる約7 ÷ 10 kWの容量の設備の価格は、30万〜35万ルーブルから始まります（空気ヒートポンプおよび低電力設備）給湯費のみに使用 やや小さい).

すべて正しいように思えますが、「悪魔は細部に宿る」のです。これはハードウェア本体のコストのみであり、周辺機器、回路、プローブなどは含まれません。 - 使い物にならない。 たった1つのコレクター（パイプなし）の価格は少なくとも12 ÷ 15,000を与え、ボアホールプローブのコストはそれ以下ではありません。 パイプ、継手、遮断器、バルブ要素のコストを加えれば十分です 大量冷却剤 - 総量は急速に増加します。

パイプ、マニホールド、 遮断弁- 一般経費の中でもかなり「重要な」項目でもあります

ただこれが全てではありません。 ヒートポンプをベースにした暖房システムは、おそらく他のシステムと同様に、複雑な特殊な計算を必要とすることはすでに述べました。 設計時には、建物自体の総面積と体積、断熱の程度と熱損失の計算、十分な電源の供給、必要な面積の存在など、多くの要素が考慮されます。熱交換水平回路を設置したり井戸を掘削したりするための領域（近くの水域）、土壌の種類と状態、帯水層の位置など。 もちろん、調査と設計の両方の作業にも時間と専門家への適切な支払いがかかります。

適切な設計をせずに「無作為に」機器を設置すると、システムの効率が大幅に低下し、場合によっては局所的な効率の低下を招くこともあります。 環境災害» 土壌、井戸またはボーリング孔、貯水池の許容できない低体温の形で。

次のステップは、機器の設置と熱交換フィールドまたはウェルの作成です。 掘削工事の規模と掘削の深さについてはすでに述べました。 プローブを取り付けた後にウェルを充填するには、特別な コンクリートモルタル高い熱伝導率を持っています。 これに加えて、回線の切り替え、家までの高速道路の敷設などです。 - これはすべて、材料費のもう一つのかなりの「層」です。 これには、必要な自動制御を備えた貯蔵タンクの購入と設置、床暖房用の暖房システムの変更、または特別な熱交換装置の設置も含まれます。

一言で言えば、そのコストは非常に印象的であり、おそらくこれが、ヒートポンプによる暖房システムが「珍しい」カテゴリーに属し、大多数の個人住宅所有者にとってアクセスできない原因となっているのでしょう。

しかし、他の国での最も人気があり、広く使用されている場合はどうでしょうか? 実際のところ、政府のプログラムは、人々が代替エネルギー供給源を使用するよう奨励するために取り組んでいるということです。 これらのタイプの暖房への切り替えを希望する消費者は、機器の設計と設置にかかる初期費用の大部分をカバーする政府の補助金を受ける権利があります。 正直に言うと、勤労国民の所得水準は、 やや高いです私たちの地域よりも。

ヨーロッパの都市や町にとって、これはよく知られた写真です - 家の近くのヒートポンプの熱交換器

要約 - このようなプロジェクトの迅速な回収に関する記述は、ある程度の注意をもって扱う必要があります。 このような大規模で責任ある一連の活動に取り組む前に、すべての「会計」を細部に至るまで慎重に計算して検討し、リスクの程度、財務能力、計画された収益性などを評価する必要があります。 おそらく、ガスの敷設、最新の暖房システムの設置、電気暖房の分野での新たな開発の使用など、より合理的で受け入れ可能な選択肢が存在するでしょう。

書かれていることは、ヒートポンプに対して「否定的」に受け取られるべきではありません。 もちろん、これは非常に進歩的な方向性であり、大きな展望を持っています。 重要なのは、そのような問題では性急な自主性を示すべきではないということだけです。決定は慎重に考えられ、包括的に実行された計算に基づいて行われるべきです。

ヒートポンプを自分の手で組み立てることは可能ですか？

「無料」熱エネルギー源を使用する一般的な見通しと、持続的な熱エネルギーの関係 高い値段で機器に関しては、多くの家庭職人がそのような暖房設備を独自に作成するという疑問に意のままに導きます。 ヒートポンプを自作することは可能ですか？

もちろん、既製のユニットを使用してそのような熱エンジンを組み立てるためには、 必要な材料- かなり可能。 インターネットでは、成功例を紹介するビデオや記事を見つけることができます。 確かに、正確な図面を見つけることができる可能性はほとんどありません。通常、すべては特定の部品とアセンブリの製造の可能性に関する推奨事項に限定されます。 ただし、これには合理的な「粒度」があります。すでに述べたように、ヒートポンプは特定の条件に関連した計算を必要とする個別のシステムであるため、他の人の作業を盲目的にコピーすることは賢明ではありません。

しかし、それでも決心した人にとっては、 セルフプロデュース、いくつかの技術的な推奨事項に耳を傾ける必要があります。

そこで、外部回路（加熱と一次熱交換）の作成を「方程式から除外」しましょう。 この場合の主な作業は、冷媒が循環する銅管の回路で接続された 2 つの熱交換器、蒸発器と凝縮器を製造することです。 回路図からわかるように、この回路はコンプレッサーに接続されています。

コンプレッサーを見つけるのは難しくありません - 新しいもの、またはスペアパーツのために分解された機器からのもの

コンプレッサー自体は入手がそれほど難しくありません。専門店で新しいものを購入できます。 ハードウェア マーケットで探すことができます。多くの場合、古い冷蔵庫やエアコンを分解してスペアパーツとして販売しています。 コンプレッサーが自分の備品の中に見つかる可能性は十分にあります。多くの倹約家の所有者は、新しい家電製品を購入するときでも、そのようなものを捨てません。

さて、熱交換器の問題です。 ここにはいくつかの異なるオプションがあります。

A.購入可能であれば 既製プレート熱交換器 、密閉ケースに密封されているため、多くの問題がすぐに解決されます。 このようなデバイスは、ある回路から別の回路への優れた熱伝達効率を備えています。自律的なアパート内配線を中央ネットワークのパイプに接続する際の暖房システムに使用されるのは当然のことです。

もう一つの利便性は、このような熱交換器がコンパクトで、既製のパイプ、継手、または付属品を備えていることです。 ねじ接続両方の回路に接続します。

ビデオ: 既製品を使用してヒートポンプを作成する 熱交換器

B. 銅管と密閉容器で作られた熱交換器を備えたヒートポンプのオプション。

どちらの熱交換器も原理的には同様の設計ですが、異なるコンテナを使用することもできます。

凝縮器には容量約100リットルの円筒形ステンレスタンクが適しています。 組み立てが完了したら、その中に銅製のコイルを配置し、その端を上下から出し、通過点を密閉する必要があります。 入口は熱交換器の底部に、出口は上部にそれぞれ配置する必要があります。

コイル自体は銅管から巻かれており、店舗でメートル単位で購入できます（壁の厚さは少なくとも1 mm）。 大口径パイプをテンプレートとして使用できます。 コイルの巻き線は、たとえば穴のあいたアルミニウムのプロファイルに取り付けるなど、ある程度の間隔をあけて配置する必要があります。

加熱水回路は、熱交換タンクの両端に取り付けられた通常の水道管（溶接、はんだ付け、またはシール付きのねじ接続）を使用して接続できます。 熱交換器自体の内部空間を利用して水を循環させます。 最終結果は次のようになります。

蒸発器ではそのような複雑な問題は必要ありません。ここではそのようなことは起こりません。 高温または 過圧, そのため、大きなプラスチック容器で十分です。 コイルはほぼ同じ方法で巻かれ、その端が出されます。 通常の配管接続でも、一次回路から水を循環させるのに十分です。

エバポレーターもコンデンサーの隣のブラケットに取り付けられており、コンプレッサーを取り付けて回路に接続するための場所がその近くに用意されています。

コンプレッサーの配管、スロットルの取り付けに関する推奨事項 制御弁、キャピラリチューブの直径と長さに応じて、再生熱交換器の必要性と 等、与えられません - これは冷凍専門家によってのみ計算され、設置される必要があります。

これには、銅パイプラインの気密はんだ付けにおける高度なスキル、冷媒（フロン）を正しくポンプで送り込み、チェックして実行する能力が必要であることを覚えておく必要があります。 テスト走行。 さらに、この作業は非常に危険であり、非常に特殊な安全規則の遵守が必要です。

で. パイプ熱交換器付きヒートポンプ

熱交換器を製造するためのもう 1 つのオプション。 このためには、金属プラスチックと銅のパイプが必要になります。

銅管は 2 つの直径で選択されます - 凝縮器用には約 8 mm、蒸発器用には約 5 ÷ 6 です。 その長さはそれぞれ12メートルと10メートルです。

金属プラスチックパイプは、一次熱交換および加熱回路から水を循環させるように設計されており、ヒートポンプの内部回路の銅管がその空洞内に配置されます。 したがって、パイプの直径は 20 mm と 16 mm にすることができます。

金属プラスチックパイプは長さを伸ばしてありますので、使用せずに使用できます。 特別な努力銅製のものを導入します。これは各辺に約 200 mm 突き出る必要があります。

銅管が真っすぐに通るように、パイプの両端にティーを配置してシールします。 ティー本体との間は耐熱シール剤で確実にシールされています。 ティーの残りの垂直端子は、熱交換器を水回路に接続するために使用されます。

組み立てられたパイプは螺旋状に巻かれます。 すぐに発泡ゴム製の断熱「シャツ」を着せて断熱を提供してください。 その結果、2 つの熱交換器が完成しました。

即席のフレームタイプのハウジングに上下に配置できます。 同じフレームは、コンプレッサーを設置するためのプラットフォームも提供します。 そして、そこからの振動の伝達を減らすために、 一般的なデザイン、コンプレッサーは、たとえば自動車のサイレントブロックを介して取り付けることができます。

コンプレッサーを配管し、その回路にフレオンを充填するには、やはり冷凍専門家を招く必要があります。

このようなヒートポンプを目的の場所に設置し、熱交換器の T 継手を独自の回路に接続できます。 あとは電源を供給して本体を起動するだけです。

検討した自家製ヒートポンプはすべて、完全に機能する設計です。 しかし、それだけで安価な家庭用暖房の問題を完全に解決できると考えるべきではありません。 ここではむしろ、さらなる改良と最新化を必要とする既存のモデルの作成について話しています。 すでに複数の同様のデバイスを作成しているこの分野の経験豊富な職人でさえ、常に改善方法を模索し、新しい「バージョン」を作成しています。

ビデオ: マスターが自分の手で作成したヒートポンプをどのように改良するか

さらに、ヒートポンプ自体のみが考慮されており、通常の動作には、住宅の暖房システムに関連する制御、監視、調整機器が必要です。 ここでは、電気工学およびエレクトロニクスの分野での一定の知識がなければ、それを行うことはもはや不可能です。

もう一度、計算の問題に戻ります。自家製ヒートポンプは暖房システムを「引っ張り」、他の熱源の真の代替となるでしょうか? 多くの場合、こうした問題では、家庭の職人は「感覚で判断する」必要があります。 ただし、 基本的な原則マスターし、最初のモデルは正常に動作しました - これはすでに大きな勝利です。 トライアルサンプルを一時的に調整してホームセキュリティを提供できます お湯家庭用として、すでに得た経験を考慮して間違いを修正しながら、より高度なユニットを自分で設計し始めます。

給湯は太陽エネルギーから！

非常に現実的な解決策はエネルギーを使用することです 太陽の光家にお湯を供給するために。 このソース 代替エネルギー– ヒートポンプよりも導入がはるかに簡単で安価です。 その方法 - 私たちのポータル上の特別出版物で。

暖房組織を計画するとき カントリーハウス自分の手でヒートポンプを作る方法について疑問が生じるかもしれません。 暖房システムの設計は、冷媒の選択から始める必要があります。 家の近くにガスパイプラインがある場合は、許可を取得するだけでこの問題は簡単に解決できます。 しかし、国内にはボンベでしかガスを購入できない地域が多くあります。 ストーブに火をつけるのは面倒で安全ではありませんし、電気ヒーターを使用すると費用がかかりすぎます。 他のエネルギー源がこの問題を解決できる可能性があります。 水、空気、地球から熱を取り出すことができます。 これらには自家製ヒートポンプが含まれます。

ヒートポンプの種類

民家の暖房を計画する際に使用される代替デバイスは3種類あります。 熱源の種類によって分類されています。 地中水接続装置は、プローブとコレクターを使用して土壌から熱エネルギーを抽出します。 冷媒はそれをポンプに運び、そこから加熱システムに送られます。 あなたのサイトに 広いエリア、氷点下でコレクターを構築することをお勧めします。 プローブは狭い領域に最適です。 Air-to-Water デバイスを使用すると、コンデンサーとファンを使用して空気から熱を取り出すことができます。

水から水へのヒートポンプは地下水から熱を取り出します。 敷地内に池があればそこから熱を得ることができます。 デバイスがエネルギーを処理し、冷たい液体が送り返されます。 空対空ヒートポンプには、負の沸点を持つ物質である冷媒が含まれています。 ほとんどの場合、フロンは古い冷蔵庫または分割システムから使用されます。 エアコン内でこの物質が熱を奪って環境に放出すると、ポンプ内で外の空気から熱を取り出し、家の空気を加熱します。

ヒートポンプの動作原理

このシステムには、熱を受け取って分配するためのデバイスとポンプ自体が含まれます。 装置の内部回路は、電動コンプレッサー、コンデンサー、スロットルバルブ、エバポレーターで構成されています。 このような装置の動作原理は次のとおりです。不凍液がコレクターに入り、蒸発器が冷媒にエネルギーを放出し、冷媒を沸騰させて気体状態にします。 コンプレッサーは圧力を上昇させ、加熱につながります。 得られた熱エネルギーは、凝縮器を使用して加熱システムに伝達されます。 フロンは冷えると液体になります。 話し中 簡単な言葉で、デバイスの動作原理は、分割システムまたは冷蔵庫の動作原理とは逆です。

ヒートポンプは電気ボイラーよりもはるかに少ない電力を消費します。しかし、そのような装置を設置するには、家の所有者にかなりの金額がかかります。 ここで疑問が生じます: インストールする価値はありますか 空気ポンプ家の中で？ このようなシステムを大きな家に設置すると、コストは1〜2年で回収されます。 また、暑い季節にはエアコンとしても使用できます。 熱風熱交換器を通って家から屋外に排出されます。

装置の電力は建物の熱損失に応じて計算されます。 ヒートポンプを設置する前に、屋根、壁、床を断熱する必要があります。 古い建物の暖房には、75 W/m² の電力を持つ装置が必要です。 現代の家- 50 W/m²、最新の熱節約技術を使用して建てられた住宅の場合 - 30 W/m²。 このような設備は、建設中の建物の設計に含める必要があります。 最も環境に優しいヒートポンプは、二酸化炭素、一酸化炭素、鉛化合物などの有害物質を大気中に排出しない地気ヒートポンプと考えられています。 ワイヤーが適切に絶縁されていれば、火災の危険は事実上ありません。 ヒートポンプの設計には、発火につながる部品の過熱に対する保護が含まれます。 自分の手で家を暖房するためのヒートポンプを作るにはどうすればよいですか？

ヒートポンプの組み立て手順

すべての住宅所有者が購入して接続するのに十分な資金を持っているわけではありません 熱機器額。 ただし、家庭用暖房装置を自分で作ることもできます。 既存の部品または購入した中古部品から構築できます。 古い家にこのような暖房システムを設置する前に、電気配線の状態を確認する必要があります。 コンプレッサーは家電修理店で購入してください。 ブラケットを使用して壁に取り付けます。 コンデンサの作成に進みましょう。 少なくとも100リットルの容量を持つ鋼製バレルから作ることができます。 それを2つの部分に切断し、その中に銅の冷凍チューブからのコイルを挿入します。 これらの目的で薄肉チューブを使用することはお勧めできません。薄肉チューブは、動作中にデバイスが故障する主な原因になる可能性があります。

パイプに必要な形状を与えるには 銅管酸素ボンベを巻き付け、構築角度を使用して部品の位置を固定します。 コイルを取り付けた後、バレルの部品が溶接され、ねじ接続が作成されます。 蒸発器を作るには、コイルが組み込まれた70〜100リットルの容量のプラスチック容器を使用します。 通常のパイプを介して装置に水を供給できます。 システムはブラケットを使用して固定されます。

エアコンからポンプに冷却水を送り込むには、冷蔵庫の修理業者を招待する必要があります。 必要なスキルがなければ、これを自分で行うことは不可能です。

この段階が完了すると、ヒートポンプは熱エネルギーを受け取り、放出するためのデバイスに接続されます。 発熱装置の接続手順はポンプの種類によって異なります。

最終ポイント

地中装置を水に接続するときは、井戸を掘削せずに行うことはできません。 深さ100〜150 mの穴を掘る必要があり、ポンプに接続された特別なプローブがその中に浸されます。 水対水ヒートポンプは次のように接続されています。すべてのパイプが水に浸され、慎重に貯水池の中心に移動されます。 空水変換装置は空気から熱を取り出すため、設置時に複雑な掘削作業が不要です。 現場でコレクターの位置を決定し、デバイスを加熱システムに接続するだけで十分です。

空対空ヒートポンプを接続するには、高出力ファンが必要です。 エアダクトは壁に沿って配置されており、 暖かい空気窓の近くにある供給口から侵入します。 このシステムには、室内の快適な温度を自動的に選択できるサーモスタットを装備することができます。 このようなシステムを使用して暖房を組織するには、次のツールと材料が必要です。

• エアダクト;
• 供給グリル。
• ファスナー。
• 強化テープ。
• 鋼材を切断するためのはさみ。

加熱された空気を移送するには、あらゆるタイプのエアダクトを購入できます。 硬いものを取り付けるには、空気の流れの方向を調整する曲げが必要になります。 家の建設が始まる前にポンプの設置が計画されている場合、システム全体を吊り天井の下に隠すことができます。 装飾的な要素を使用して隠される場合もあります。

低出力ポンプを設置する場合、追加の加熱装置である電気ボイラーを使用する必要がある場合があります。 こうすることで、寒い日でも室温を上げることができます。

エネルギー消費の価格の不快な変動は、民家や住宅の所有者の創造的な想像力と創意工夫を刺激します。 カントリーコテージ暖房費の払いすぎにうんざりしている人。 多くの地域は、さらに差し迫った問題に直面しています。つまり、従来のソースに直接接続できないため、多くの技術的な不便が生じています。 この問題を合理的に解決する能力は、欲望とスキル、たとえば組み立てなどのさまざまな自家製加熱方法にのみ依存します。 DIYヒートポンプこれを確認するだけです。

技術革新であるヒートポンプは数十年前から世界中で需要があったが、ロシア市場に登場し始めたのは比較的最近のことである。 動作原理は通常のものと驚くほど似ています 家庭用器具、これ以上の知識は必要ありませんが、冷蔵庫です。 しかし、後者がラジエーターを使用してチャンバーから外部に熱を伝達する場合、ポンピング熱交換ステーションはまったく逆の動作をし、環境からエネルギーを引き出し（水、空気、土を使用するいくつかの変更があります）、それを変換します。家、プール、温室の内部加熱回路へのいくつかの段階。

技術革新であるヒートポンプは数十年にわたって世界中で需要があったが、ロシア市場に登場し始めたのは比較的最近のことである。

エネルギー源ごとのヒートポンプの機能の種類

地下水（冷却剤として食塩水を頻繁に使用するため、一般に「塩水」として知られています）。

面積が限られたエリアには土壌プローブが装備され、広いエリアには本格的な次元コレクターが装備されています。 外部回路を循環する冷媒は熱エネルギーを引き寄せ、各環境に分散した状態で含まれます。 加熱されると、熱交換液体 (アンモニア、フレオン、またはグリコール溶液が使用されます) は蒸発器 (凝集状態を気体状態に変換) を通過し、次にコンプレッサー (ガスを圧縮して性能特性と熱容量を増加します) に入ります。 中央ノードは、地熱を収集し、それを内部回路（水が循環するパイプを通る加熱システム - 受け取ったエネルギーをアクセス可能なエリアの周囲に沿って分配し、対象物を加熱する）に伝達するコンデンサーです。 熱を放棄すると、冷媒は液体の状態に戻り、再び地下のチューブを通って流れます（減圧弁によりガスは通過できません）。次のサイクルが始まり、それぞれのサイクルで平均 50 W/m が発生します。井戸の深さ。

動作原理は似ていますが、唯一の違いは、地面から熱を受け取るプローブの代わりに、エアコンプレッサーが熱を蓄積することです。 熱交換器は、上記の場合のように、受け取ったエネルギーを液体加熱システムに、または直接内部換気に伝達します。これは、温度と湿度の管理が義務付けられている地下室、温室、その他の施設の維持コストを削減するために重要です。

同様の動作原理ですが、唯一の違いは、地面から熱を受け取るプローブの代わりに、エアコンプレッサーによって熱が蓄積されることです。

水-水

する必要があります 直接アクセス地下水または地表水に。 最初のオプションでは、より高い安定性を実現できます（地下貯水池は冬に凍結しません）。 非常に 効果的な選択肢、特にプールの暖房の場合 - 井戸の水温の年間差は 10 ～ 15 度ですが、同時に、実装に最も労力がかかります - このような構成のヒートポンプは、専門家によってのみ組み立てることができます。スキルを持ち、専門的なツールを備えている人。

フレネット式ヒートポンプ（摩擦発熱体）

デザインは以前のものとは関係がなく、異なります 高効率(ただし、愛好家や広告はこの値を過大評価しています)。 1977 年に Evgeny Frennet が特許を取得したこの回路はシンプルで信頼性が高く、効果的なヒートポンプを自分の手で組み立てることができます。 作業ユニットの配置と変更が異なるいくつかの変更があります (1 つのバージョンについては以下で詳しく説明します)。 一般原則シリンダーは別の大きなシリンダーの中に置かれ、隙間はオイルで満たされます。 小さな要素の一方の側には電気モーターがあり、もう一方の側には部屋全体に熱を分配するラジエーターがあります。 冷却剤の加熱は、電気駆動装置に接続された内部シリンダーの高速回転によって発生します。 この方法は実際にその有効性が証明されており、小規模住宅施設の暖房だけでなく、産業上のニーズにもうまく使用されています。

もちろん 正確なコストヒートポンプの購入と設置のコストは個別にのみ計算できます。各タイプには独自の特性があります。 地上設置には約 4 ～ 7,000 ユーロの費用がかかりますが、これには設置作業の価格は考慮されていません（これも安くはありません - 特にプローブ用の井戸の掘削）。 誰もが、まばたきすることなく、2〜3年以内に元が取れるほどの金額をデバイスに費やすことができるわけではありません（実践が示すように、このパラメータは部屋のサイズとその断熱材によって異なります） ）お金を節約したいが、そのような金額を捨てずに、自分で暖房設備を組み立てることができます - まっすぐな手と溶接ツールの基本的なスキルがあれば、これは初心者にとっても実行可能なタスクです。 工場出荷時の製品と同様の特性を持つユニットの材料と消耗品のコストは、500 ～ 1000 ユーロ以下です。

工場出荷時の製品と同様の特性を持つユニットの材料および消耗品のコストは、500 ～ 1000 ユーロ以下です。

これは、逆カルノー機械 (上記) の原理に基づいて動作する熱交換要素の典型的な図です。 空気、水、地熱の設置に適合します。 ほとんどの詳細は次のとおりですので、手順はそれほど複雑ではありません。 完成形、非専門家にとっての唯一の問題は、最適な特性を計算することです：コンプレッサーの出力、冷媒の組成、チューブの直径、コイルの巻き数など、多くのパラメーターがあり、それぞれが品質と耐用年数に独自の影響を与えます。

このような暖房システムを販売するウェブサイトは従来、 オンライン計算機必要な装備を計算します。 これとは別に、火力発電エンジニアリングに携わるエンジニア向けの特別なアプリケーション (CoolPack、Copeland などのプログラム) をインターネットで見つけることができます。 もちろん、本物の専門家はより正確な評価を提供するため、彼のサービスを利用できる場合は、すぐにこのオプションに頼るべきです。

このような暖房システムを販売する Web サイトには従来、必要な機器を計算するためのオンライン計算機が含まれています。

主要部品と消耗品（10～15kWヒートポンプ用）

• タンク（ステンレス製） - 100リットル。
• 銅管 - 壁厚が 1 mm を超えるコイル用。
• コンプレッサーはエアコンに使われているものと全く同じものです。 従来、コンデンサの耐用年数は一般的なエアコンユニットの耐用年数よりも長いことを考慮すると、壊れたモデルや動作しないモデルを探したり、完成品を個別に探したりする価値があります。 高出力と、夏には部屋を涼しくするために逆方向に動作する能力により、低騒音レベルが補完されます（高品質のスプリットシステム用のスペアパーツを見つけることができて幸運であれば）。
• プラスチックタンク - 少なくとも80リットル。 エバポレーターハウジングになります。
• 締結装置、エアベント、ドレンバルブ、ホース、バルブ。 上記すべてのガスケット、カップリング、シール、配管アダプター。
• 電気機器：リレー、電極等
• フロン。 平均的な冷媒の沸点は -10 で、約 -50 で凝縮します。 R422 モデルはすべての環境基準に準拠しており、要件を完全に満たしています。
• 圧力計、電流計（コンプレッサーの始動電流は、ネットワークに短期間ではありますが大きな負荷をかける可能性があります。すべてのディストリビュータが最大40アンペアに耐えられることを事前に確認する価値があります）。

• コンプレッサーはブラケットを使用して壁にしっかりと安全に取り付けられます。 冷却システムを満たすために、入口の上にバルブが溶接されています。
• スパイラルコイルが組み立てられます。 チューブの必要な面積を把握する必要があります - 計算式が添付されています：設備の総電力は、システム温度の差と水中の銅の熱伝導率係数（定数）の積で除算されます。 0.8に等しい）。
• まっすぐなパイプをしっかりとしたシリンダーに巻き付けると、簡単にコイルに変わり、フレームとして最適です。 ガスシリンダー(各ターンで同じ形状とピッチを維持するのに役立ちます)。 シール、リング、ガスケットを軽視するのではなく、各接続部で完全な気密性を維持することが重要です。
• 完成した部品は金属タンク内に取り付けられます。 これを行うには、それを半分に切り、コイルを中に入れ（中に気泡が溜まらないようにコンデンサーが上から入ります）、すべてがしっかりとゲルマナイズされ、切り口が溶接されます。
• エバポレーターの基礎となるのは、 プラスチックタンク（できればネックが広いもの）。 できるだけ大量に摂取する方が便利です。 ここでは、上の図に従って銅コイルが計算され、ねじられて、完全に取り付けられます。 通常のプラスチックを使用して給排水します。 下水道管、サーモスタットバルブの設置が必須となります。

コンプレッサーはブラケットを使用して壁にしっかりと安全に設置されています

• パイプの端を溶接して組み立てることにより、個々の部品が単一のシステムになります。 真空ポンプなどを使用して、縫い目や接合部の気密性をチェックすることが重要です。
• フロンの自己充填は推奨されません。 ただし、専門家に連絡できない場合は、少なくとも2 kgの冷却剤をポンプで注入する必要があります。 急いで燃料を補給した後は数日間圧力を常にチェックし、疑わしい部分をすべて石鹸液でこすります（これは漏れを特定するのに役立ちます）。
• 電子機器には、単相リレー、ヒューズ、シールド、レールが含まれています - 2 つの温度センサーがそれに接続されています - 出口 (最大 40 度)、蒸発器 (ゼロ付近 - ヒートポンプをオフにすることはありません)自分の手で、または凍結時に自動的に出力され、システム全体が破壊されます）。

ヒートポンプによる暖房は有益であるだけでなく、実用的でもあります。 エネルギー価格が上がり続ける中、 自律的なソース家に熱を供給し、エネルギーコストを大幅に削減できます。 さらに、デバイスは原理に従って簡単に接続できます。 二重回路ボイラー給水システムに接続し、温水を供給します。

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汲み出し、それを別の場所に転送することです。 地熱の物理法則を利用します。 ヒートポンプの動作原理をできるだけ単純に考えると、それは不凍液が流れるパイプシステムです。 熱くなるのは、 外部ソース熱はポンプに移動し、加熱システムに熱を放出し、熱源に戻ります。

二つあります 大人数のグループそのような機器:

• 産業用ヒートポンプ。
• 家庭用ヒートポンプ。

ヒートポンプ運転 工業用タイプ地面からの熱の抽出に基づいています。 これを行うには、深さ数キロメートルまでの井戸が掘削され、そこに金属製のスパイラルが取り付けられます。 それらを通じて、熱はヒートポンプが接続されている熱回路に伝達されます。 この方法最も効果的であるのは、 最高レベル効率 ただし、機器の設置費用は10〜15,000米ドルに達します。 この状況により、効率は劣るものの安価な家庭用ポンプが登場しました。

家庭用ヒートポンプの設計

ヒートポンプは 3 つの主要な部分で構成されます。

• 土壌の輪郭。
• フロン回路。
• 加熱回路。

地面の輪郭は構造の最も単純な部分です。 地中や貯水池に設置され、不凍の塩水を循環させるパイプシステムです。 その温度は摂氏-3度から-5度の範囲です。 根本的な違いは、 温度条件いいえ、ブラインは外部熱源によってのみゼロまで加熱できるためです。

この温度はフロンを沸騰させるのに十分な温度であり、フロンは温度 -2 ですでに気体状態になります。 次に、フロン蒸気はコンプレッサーに送られ、圧力が上昇して冷媒が液化します。 この状態では、フロン温度は+100度まで上昇します。

次に、沸騰した水は暖房システムに送られ、ラジエーター内の水を加熱し、冷却されてフロン回路に戻ります。 したがって、電力消費はコンプレッサーの動作時のみに発生します。 その電力が1kWを超えることはめったにないことを考えると、電力消費の点ではヒートポンプはボイラーに似ていると言わなければなりませんが、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

通常、次の 3 種類の熱機器を区別します。

• オープンサイクル付き。
• 密閉サイクルと水素交換器を備えています。
• 閉ループと水平熱交換器を備えています。

オープンサイクルでは、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。

油圧交換器を備えた密閉サイクルでは、冷却剤は密閉されたリザーバーに設置されます。 ブラインパイプは水と直接接触せず、熱は本体を介して伝達されます。 池のある家や川の近くにある家に適しています。

横型熱交換器は産業用ヒートポンプの簡易版です。 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平方メートルの高品質の暖房には十分です。 m システムに循環ポンプが設置されている場合、以下の温度が約15〜18度になることを考慮すると、深さは大幅に増加します。 ただし、循環ポンプはネットワークからのみ動作するため、エネルギーコストも高くなることに留意する必要があります。

ヒートポンプの図

現在、最も一般的なデザインは 2 つあります。

• コンデンサー;
• ペルチェプレートに。

まず、電気力学に基づいたヒートポンプの動作原理を見てみましょう。 内容は次のとおりです。

• 電子エネルギーレベルが異なるコーティングを施したプレート。
• 電源ケーブル。
• 熱凝縮器。
• AC12Vからの電源供給。

ヒートポンプシステムは非常にシンプルに動作します。 電流の影響下で、プレートの 1 つが加熱され、2 つ目のプレートが冷却され、極性が変わると冷たくなり、 ホットサイド変化しています。 プレートの両側には、熱を蓄積し、加熱システムに伝達するコンデンサがあります。

次のような明確な利点があります。

• 騒音のないこと。
• 設置の容易さ。
• 小さな寸法。

重大な欠点が 1 つあります。それは効率が非常に低いことです。 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、これにより、プレートの面積が増加します。 高いコスト電気。 私たちの国では、これは安価な喜びではないという事実を考慮すると、標準的な凝縮器ヒートポンプを使用する方がより効果的です。

自分で作るヒートポンプ

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;
• 暖房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。
• コンデンサの容量。
• 塩水;
• フロン;
• 電源;
• フロンタンク。

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: 土地または水域。

2. パイプを熱源に接続します。

3. ヒートパイプを接続します。 膨張タンクフロンと一緒に。

第 2 段階では、循環システムを組み立てます。

1. フレオンの入ったタンクをコンプレッサーに接続します。このためには、ガス出口が膨張タンクの最上部に配置されている必要があります。

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. 凝縮器からコンプレッサーと膨張タンクへの戻りドレンを作ります。

最終段階では暖房を接続します。

1. 冷却剤 (通常は水) をコンデンサーに接続する必要があります。

2. 冷却水タンクから加熱用の配管を取り付けます。

3. ラジエーターを接続します。

重要: 確認済み 最も単純なシステムヒートポンプを作っています。 正しく動作させるには追加のインストールが必要です。 循環ポンプこれにより、システム内の水の動きが確保されます。

設置方法は上記で説明したヒートポンプですが、ウォーターポンプを追加してアップグレードすることもできます。 これは、その地域に地下水が豊富にある場合に関係します。 この場合、システムを再設計する必要があります。

1. インジェクションパイプはフロンタンクの下に巻き付けてください。

2. ポンプの作動中、水はこのパイプを通って上昇し、配水タンクに流入します。

3. 暖房用、家への給水用とは別に、タンクからティーを取り付けるのは理にかなっています。

重要: タンクは冷却剤のコンテナとして機能することが想定されているため、そのサイズはポンプの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慮すれば、異論はありません。 でもチェックしてください 本当のチャンスこの発明にはまだ価値がある。

1立方メートルを加熱するのに必要な熱エネルギーを計算します。 水の m には、標準的な物理公式を使用します。

• cは 比熱物質。
• m - 質量; 式 - m=p*V によって計算されます。ここで、p は物質の密度、V は体積です。
• t2 - 希望の温度;
• t1 - 冷却水の温度。

特定の値を式に代入してみましょう。

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

計算からわかるように、システム内で 1 立方メートルが循環すると仮定すると、部屋を効果的に暖房するためのヒート ポンプの出力は約 60 kW/h になるはずです。 メートルの水。

次に、フロンの実質電力指標を計算してみましょう。 数学に深入りしすぎないように、単純だが視覚的な方程式を作成してみましょう。

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

この計算では、x は質量です。 音量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。 ガスメートルまたは1.2立方メートル。 メートルの液体。

計算からわかるように、部屋の通常の暖房には5.3立方メートルが必要です。 m.フロン蒸気。 この値は温度、システム内の圧力、フレオンの品質、その他多くの指標に依存するため、非常に任意です。 ただし、この計算では環境要因を考慮せずに基準値から計算を進めています。 正確な指標は、クラペイロン-メンデレーエフ方程式を使用して計算されます。

計算の慣例にもかかわらず、冷却剤の温度を標準の 60 度に保つには、システム内に水よりも多くのフレオンが必要になることは明らかです。 このことから、真に効率的なヒートポンプは十分に大きな寸法を持たなければならないことが直接わかります。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 度を大幅に超える可能性がある場合、他の冷媒、たとえばアンモニアベースまたはその類似品を使用することです。 蒸気を 200 度に加熱すると、その比率は冷媒を優先して約 3/4 変化するとします。

特定のヒートポンプ システムは多くの要因に依存しており、これがなければ暖房が効果的でないため、真剣な数学的研究が必要です。 ほとんどの公式は 8 ～ 9 年生のカリキュラムに含まれるため、計算については専門家に相談するか、学校の物理の教師に相談することをお勧めします。 記事内で提供する 具体的な例個々のケースごとに公式を一般化することは不可能であるため、非現実的です。

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、消費電力とポンプの製造コストを計算するという簡単な手順を独自に実行する必要があります。

建築資材の市場価格を考慮すると、約 600 ～ 800 ドル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、考慮されていません。 たとえば、10 セクション用のアルミニウム ラジエーター 1 台のコストは 80 ～ 150 ドルになります。

しかし、これは一度限りの投資です。 電気代はコンプレッサーの出力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、出力 1 kW のコンプレッサーは、12 時間の連続運転で 12 kW の電力を生成します。

コンプレッサーがほぼ常時稼働していると仮定すると、 毎日の消費量 20kWくらいになります。 1ヶ月の消費電力は600kWとなります。 モスクワの最高料金で計算すると、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1m当たりのコストは3.87ルーブルです。 600立方メートルの良質ガス暖房付き。 mは2〜3か月で十分です。

ほとんどのコンプレッサーの出力が 2 kW 以上であることを考えると、加熱効率が疑問視されます。 この問題の解決策は独立した電源です。

上記すべてに基づいて、ヒートポンプの設置が残ります 物議を醸す問題。 特定の条件が満たされれば、それは確実に、そして非常に早く成果を上げます。 一方で、高品質のパフォーマンスを実現するには、多額の経済的コストと追加の機器の設置が必要になります。