热泵的原理和运行方案，类型
原则
任何热泵的设计都提供 2 个部分：外部（从外部来源吸收热量）和内部（将提取的热量直接传递到房间的供暖系统）。外部的 可再生热能源 例如，地球、空气或地下水的热量。这种设计可以显着降低私人住宅的供暖或制冷成本，因为大约 75% 的能源是由免费资源产生的。
工作计划
加热装置的组成包括：蒸发器；电容器；降低系统压力的排放阀；增压压缩机。这些节点中的每一个都通过管道的闭合回路相互连接，制冷剂位于管道内部。第一个循环中的制冷剂是液态的，在下一个循环中是气态的。这种物质的沸点很低，因此，在选择地球型设备时，它可以转化为气体，达到土壤温度的水平。接下来，气体进入压缩机，在那里有强烈的压缩，导致快速加热。热蒸汽进入热泵内部后，已经在这里直接使用 用于空间供暖 或加热水。然后制冷剂冷却、冷凝并重新变成液体。通过膨胀阀，液态物质流入地下部分重复加热循环。
这种装置的冷却原理类似于加热原理，但不是散热器，而是使用风机盘管。在这种情况下，压缩机不工作。井中的冷空气直接进入空调系统。
热泵的类型
热泵的种类有哪些？设备的区别在于系统中使用的外部热能源。在家庭选项中，有 3 种类型。
地面或地球（“地面-空气”、“地下水”）
使用土制热泵作为热能来源将确保生态清洁和安全。这种设备的成本很高，但它的功能却是巨大的。无需频繁维护，保证了较长的使用寿命。
地源热泵可以有两种类型：管道垂直或水平安装。垂直铺设方法成本更高，因为需要在 50-200 米范围内进行深井钻探。对于水平布置，管道铺设到大约一米的深度。为保证收集到所需的热能，管道总面积应超过采暖场所面积的1.5-2倍。
水泵（“水-空气”、“水-水”）
对于气候温暖的南部地区，水装置是合适的。在温暖 在阳光下 水体上的水温 一定深度相对稳定。最好将软管铺设在温度较高的底部土壤中。重物用于固定水下管道。
空气（空气对水，空气对空气）
在空气型机组中，能源是来自外部环境的空气，空气进入液体制冷剂所在的蒸发器热交换器。制冷剂的温度总是低于进入系统的空气温度，所以物质瞬间沸腾，变成热蒸汽。
除了经典型号外，还需要组合安装选项。这种热泵辅以气体或电加热器。在恶劣的气候条件下，加热设备的性能会降低，设备会切换到替代加热选项。这种添加与空气对水或空气对空气设备尤其相关，因为正是这些类型往往会降低效率。
对于冬季寒冷漫长的地区，使用地热（地）热泵最为可靠。空气热泵适用于南方气候温和的地区。此外，在安装使用地球能源的设备时，应考虑土壤的特性。热泵的生产力在粘土中将比在沙土中高得多。此外，管道的深度也很重要，在寒冷时期，管道必须铺设在高于地面冰点的深度。
整体式热泵室内安装
这种空气对水热泵是一个带有室内选项的整体式热泵。对于这样的系统的操作，有必要提供用于泵送所需量的空气的空气管道。
在室内安装一体式空气对水热泵的变体
优点
- 热泵的所有组件都位于室内，因此可以免受恶劣天气条件的影响。
- 可见组件的缺失不会影响建筑物的外观。
- 没有冻结系统的风险。
- 在安装过程中，无需干预制冷剂（氟利昂）回路。
缺陷
- 需要在锅炉房的墙壁上组织大孔，这可能并不总是适合系统的重建。
- 所有噪音发射元件都位于房间内。
安装设备的特点
连接热的过程 泳池泵 取决于特定的型号。因此，在开始工作之前，您应该仔细阅读制造商的说明，并严格遵守其中规定的要求和建议。通常，工业模型提供已组装并带有一组安装所需的组件。
与水池相连的热泵运行示意图： 1 - 水池热泵 2 - 遥控装置 3 - 水池清洁水 4 - 循环泵 5 - 旁通（旁通）和控制阀 6 - 水池供水管 7 - 筛选
在连接过程中，您需要安装一对管道，并提供电源。在水池维护系统中，加热器的安装方式使其位于过滤系统之后和氯化器之前。
如图所示，热泵应连接在滤水器之后，水氯化器之前
选择合适的位置安装设备非常重要。通常，空气-水热泵是一个令人印象深刻的单元，让人联想到分体式空调的室外单元。
要安装空气源热泵，有必要选择一个足够大且不受外部影响的地方，例如带顶篷。
此类设备的安装位置必须符合以下要求：
- 通风良好；
- 气团运动没有障碍；
- 与明火和其他热源的距离；
- 免受外部环境因素的影响：降水、从上方坠落的碎片等；
- 维护和必要维修的可用性。
大多数情况下，热泵安装在天篷下。为了增加保护，您可以安装几个侧壁，但它们不应干扰风扇泵送的气流。
泵安装在金属框架上，底座必须严格水平。这将最大限度地减少设备运行过程中的振动和噪音等问题，并保护设备免受损坏。
空气源热泵必须安装在坚固且严格水平的底座上。这将减少其运行过程中的振动并减少噪音。
安装热泵并将其连接到系统时，确保其所有部件清洁非常重要。检查与之连接的管道的内表面并没有什么坏处。
水循环通过的所有管道接头必须仔细密封并检查是否泄漏。为了防止热泵的振动在运行期间传递到系统的其余部分，考虑使用柔性软管的连接选项是有意义的。
热泵的电源需要特别注意。它必须完全符合电气设备安装规则，同时考虑到所有消防安全要求。
游泳池周围通常湿度很高，电气设备与水接触的可能性显着增加。因此，有必要仔细隔离所有电触点位置，另外保护它们免受可能的湿气接触。
必须在将热泵连接到电源的电路中包括断路器，这些断路器配备有响应温度升高的传感器。您还需要防止电流泄漏的保护装置。
所有导电节点必须可靠接地。要连接电源和控制电缆，您需要特殊的接线端子。制造商的说明通常会指明电缆的所需横截面，设备可以通过该横截面连接到电源。
必须遵守这些数据。电缆的横截面可能比推荐的多，但不能少。
根据制造商的建议安装用于加热水池中的水的热泵。它通常安装在水处理系统之后，但如果有的话，则在氯化装置之前。
空气对水热泵安装的建议和规则
空气对水热泵安装在当地的任何地方。有关安装的一般规则：
- 与住宅楼的距离为 2 至 20 m。
到锅炉房的最小距离，设备通过几根管道和电缆连接。
锅炉房内设有储罐，安装循环设备。
运行过程中会有轻微的噪音。但是，如果您打算安装一个用于室内安装的单块，则值得为其分配一个单独的隔音室。
室外机看起来像一个空调外壳。底部是用于安装的支腿以及壁挂支架。
大多数型号具有防冻功能。因此，室外机不需要保温。
关于热泵运行的最常见决定之一是使用泳池加热系统。在设备的帮助下，夏天加热水，冬天加热空间。
空气对水热泵的利润有多大
自 COP 出现以来，使用空气对水热泵的好处变得尤为明显。在此项下隐藏了一个系数，用于比较使用空气-水热泵加热时所需的能源成本。在实践中，这意味着以下内容：
- VT 需要电力才能运行。压缩机需要电压，从而对系统加压。 COP 表示由于每天消耗电力而接收了多少热量。
如果 COP 为 3，则泵每消耗 kW 电力就会产生 3 kW 的热能。
似乎一切都很简单，如果不是为了一件事，但是！空气-水泵具有温度依赖性。随着温度下降，传热显着下降。冬季工作效率降低。正是由于这个原因，真正的业主对来自俄罗斯中部的空气对水热泵的评论与北纬地区居民的评论相反。
空气对水热泵运行的所有缺点主要归结为对外部温度因素的依赖
但在选择机型时可以考虑到这一点，注意指示温度下限的参数以保持HP性能
在做出购买决定之前，值得阅读一些评论，显示热泵的优缺点，以及设备的可能性和范围。
热泵的类型
- 空对空；
- 空气-水；
- 土水；
- 水-水。
这些组合中的第一个词表示从中获取能量的外部环境。第二个词是冷却剂的类型，它提供空间加热。
使用地热和水热装置的利润较低。事实是，从水库中的土壤或水中获取热能需要增加钻井成本，以确保保护系统的下部免受腐蚀和淤积的影响。从周围空气中提取热量使 热泵的运行 由于资本成本的快速回报，利润更高且经济合理。同时，设备使用寿命延长数倍。
世界热泵的使用前景
油价下跌影响了其他传热介质，因此对热泵的需求有所减少。然而，它正在增长，这刺激了生产。这在很大程度上取决于这样一个事实，即可以在不连接基础设施的情况下安装此类装置，但电源除外。
将替代能源与热泵结合使用可以提高其效率。例如，对于它的运行，您可以从太阳能电池板和风力涡轮机接收电力，并使用 太阳能真空或平板集热器.
据专家介绍，尽管新的化石燃料矿床正在积极开发，但热泵市场将在未来几年内增长。结果，竞争将增加，这将导致设备成本的下降。
在第二和第三世界的许多国家，政府正在实施鼓励使用替代能源的计划。因此，这将导致热泵装置的广泛分布和销售量的增加。
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家用空气对空气热泵
空对空系统最为人所知的是空调（更准确地说，是分体式系统）。尽管名称很多，但我们谈论的是相同的设备，其设计基于卡诺循环的使用。它描述了在液体的连续蒸发、产生的气体的强烈压缩、液体的冷凝和重新形成过程中发生的过程。在压缩过程中，气体的温度大大升高，而当液体蒸发时，它会降低。这两种现象用于冰箱、空调和热泵，只有在前两种情况下冷是有用的产品，在最后一种情况下是热。
工作原则
空对空 HP 设计基于填充制冷剂（氟利昂）的闭合回路。该回路由蒸发器和冷凝器两部分组成。在蒸发器中，液态氟利昂变成气态，主动带走环境中的热能。产生的气体被送入压缩机，在那里被高度压缩，导致其温度升高。来自压缩机的热气体进入冷凝器，在那里它进入液相。之后，氟利昂通过降压阀进入蒸发器，整个循环再次重复。
因此，对于空对空热泵的运行，只需要一个带有氟利昂的闭合回路和两个风扇，与其他类型的热泵相比，这大大简化了设计并降低了设计成本。如果需要冷却房间，则将来自蒸发器的空气供应到内部，并将来自冷凝器的气流排放到外部。
的优点和缺点
空气源热泵的优点包括：
- 多功能性。该系统无需任何修改或复杂的重新配置即可冷却或加热房间
- 生态纯净。系统运行不需要碳氢燃料，不使用对环境有害的物质
- 设计的简单性。安装您购买的热泵很容易
- 自我生产的可能性
- 效率。空气加热可以快速加热房间并且具有低惯性，可以让您在必要时快速冷却它。
- 经济。压缩机和风扇的电力成本得到了很多倍的回报
- 低价。与其他类型的热泵相比，此选项是最便宜的。
- 消防安全
也有缺点：
- 需要用电，而且系统不能容忍停电
- 工作结果与外部气温直接相关，这会降低稳定性并迫使您不断调整操作模式
- 由于积极的空气对流，细尘和悬浮物的持续存在
- 系统运行期间的小而明显的背景声音
装机容量计算
不建议自行计算热泵。需要使用大量只有专家才能使用的特殊数据、系数和其他值。如果需要计算系统，需要联系专业人士。他们拥有这项业务所需的经验和知识。
如何自己制作热泵？ ↑
热泵的成本，即使没有请专家安装，也是相当高的。不幸的是，即使希望在不久的将来存钱，也不是每个人都有机会一次花这么多钱。是否可以用自己的双手制作热泵？是的，相当。此外，您可以使用现有零件构建它或偶尔购买使用过的备件。
所以让我们开始吧。如果您要在老房子里安装类似的供暖系统，请务必检查接线和电表的状况。确保测量设备的电流至少为 40 安培。
首先，您需要注意购买压缩机。在专业公司或常规制冷维修店，您可以从空调购买压缩机。它非常适合我们的目的。它需要固定在墙上。 带支架 L-300。现在我们转向电容器的制造。为此，我们需要一个容积为 100-120 升的不锈钢罐。它必须切成两半并安装在线圈内，这很容易用冰箱的铜管或小直径的普通管道铜管制成
重要的！不要使用壁很薄的管子——它的脆弱性会在操作过程中造成很多不便。铜管的壁厚至少应为1毫米
- 为了得到一个线圈，我们拿一个气瓶或氧气瓶，在它周围缠绕一根铜管，观察线圈之间的距离。为了将管子固定在这个位置，最简单的方法是取一个穿孔的铝角，用于在腻子下保护角落，并将其连接到线圈上，使每一圈都与角落中的孔相对。这将确保转弯的相同间距和整个结构的强度。
- 安装线圈后，我们焊接水箱的两半，不要忘记焊接螺纹连接。
自制热泵蒸发器
蒸发器可以是容积为 60-80 升的塑料容器，其中盘管安装在直径为 3/4 英寸的管道上。 用于输送和排水 可以使用普通的水管。蒸发器还必须使用所需尺寸的 L 型支架安装在墙上。一切准备就绪后，就该邀请制冷专家了。组装系统、焊接铜管和泵送氟利昂需要它
重要的！如果您没有使用制冷设备的特殊教育或技能，请不要自己尝试工作的最后一步。这不仅会导致您的结构失效，还会导致受伤。
主要品种、工作原理
所有热泵在能源方面都各不相同。设备的主要类别是地对水、水对水、空气对水和空气对空气。
第一个词指的是热源，第二个词指的是它在设备中变成了什么。
例如，在地下水装置的情况下，从地下提取热量，然后将其转化为热水，用作供暖系统中的加热器。下面我们将更详细地考虑用于加热的热泵类型。
地下水
地下水装置使用特殊的涡轮机或收集器直接从地下提取热量。在这种情况下，地球被用作加热氟利昂的源。它加热冷凝器水箱中的水。在这种情况下，氟利昂被冷却并反馈到泵入口，加热的水在主加热系统中用作热载体。
只要泵从网络接收电力，液体加热循环就会继续。从经济角度来看，成本最高的是地下水法，因为安装涡轮机和集热器需要在大片土地上钻深井或改变土壤的位置。
水水
由他们自己 规格泵类型 水-水与地下水类的设备非常相似，唯一的区别是在这种情况下，水不是主要的热源。作为水源，可以使用地下水和各种水库。
照片 2. 水-水热泵结构安装：特殊管道浸入蓄水池中。
水对水设备比地水泵便宜得多，因为它们不需要安装深井。
参考。 用于水泵操作 将几根管道浸入最近的水体中就足够了，因此它不需要为操作而打井。
空气变水
空气对水装置直接从环境中接收热量。这样的设备不需要一个大的外部 收集热量的收集器，而普通的街道空气用于加热氟利昂。加热后，氟利昂向水放热，热水通过管道进入供暖系统。这种类型的设备非常便宜，因为不需要昂贵的收集器来操作泵。
空气
空气对空气装置也直接从环境中接收热量，并且它也不需要外部收集器来运行。与热空气接触后，氟利昂被加热，然后氟利昂加热泵中的空气。然后这些空气被扔进房间，导致局部温度升高。这种类型的设备也很便宜，因为它们不需要安装昂贵的收集器。
图 3. 空对空热泵的工作原理。温度为 35 度的冷却剂进入加热散热器。
结论
通过他们的例子，用户打破了关于空气对水热泵在低温下运行效率低下的刻板印象
重要的。空气-水热泵与 水暖地暖系统, 不需要将冷却液加热到高温
如果将暖气片连接到 HP，则必须将其面积增加 3-4 倍才能切换到低温模式，而不会降低工作效率。在严重的霜冻中，空气-水热泵由电加热元件提供支持。
热泵 - 在分配电力不足的情况下输出。
万一发生事故或停电，为了不让冬天没有暖气，请提供备用的独立热发生器，例如燃气对流器或壁炉炉。考虑到能源载体、电力价格的稳步上涨以及连接主要燃气的高昂成本，计算惠普的长期回报。不要忘记热泵和整个系统的易于操作性。
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