機器の特徴
アメリカの70年代に、著名な発明家であるEugene Frenetteは、彼の創造物であるFrenetteヒートポンプを世界に示しました。これは、発見者にちなんで名付けられました。
主に効率が100％を超えていることは注目に値します。 700％と1000％の両方を信じている人もいますが、物理法則に従って活動する懐疑論者はそれらを支持していません。結局のところ、これは誇張です。
Frenettポンプの範囲は居住区に限定されていません。それは生産で首尾よく使用されました。
かつて、この装置は非常に人気があったので、熱狂者はその回路を研究し、ヒートポンプの設計をますます改善しました。
基本的な原理はまだ変わっていません。デバイスの作成者は、シンプルでありながら独創的な発明を提供しました。すべては摩擦による熱の放出に基づいています。
彼が最初にフレネットヒートポンプを導入したとき、その計画は次のとおりでした。
- 優れたサイズの2つのシリンダー：小さいものと大きいもの。間にオイル。
- 小さなモーターは片側にファンが装備されており、反対側にはエンジン（電気モーター）が装備されています。
- アウターケースは空気用の溝を暗示しており、サーモスタットは設置の操作を最適化しました。
ここで、このユニットがおおよそどのように機能するかを理解しましょう。これは、その設計において、私たちに馴染みのあるほとんどの気候装置とは異なります。
小さなシリンダーの回転はオイルを加熱します。ファンは室内の暖かい空気を循環させます。
このシステムはヒートポンプと呼ばれているという事実にもかかわらず、フレネットマシンはヒーターの役割でのみこの用語の正しい表現と一致します。
ヒートポンプは、逆カルノー原理に従って動作し、環境の低電位を熱エネルギーの高電位に変換する必要があります。ここにはそのようなことはありません。
多くの人が、その作成者自身を含め、発明を変革しようとしました。したがって、さまざまなタイプのFrenettポンプを見つけることができます。
たとえば、上記のニュアンスとの構造上の違いは次のとおりです。
シリンダー付きのドラムは水平位置にあり、シャフトは中央を通り、その端は外側に突き出ています。ファンはありません。通常、ラジエーターに交換されるか、クーラントがシステムに直接供給されます。
設置の気密性を確保することが重要です。間にインペラがある2つのドラムからの眺め。加熱されたオイルはインペラからローターとポンプハウジングの間の隙間に排出され、最高の性能を保証します。
ハバロフスクの科学者によって開発された非標準タイプのフレネットポンプ
オイルは水に置き換えられ、ベースはキノコの要素です。加熱および沸騰中に形成された蒸気は、毎分最大135メートルの速度でチャネル内を移動します。このデザインは、外部からエネルギーを供給しなくても存在することができます。産業目的でのみ使用されます。
加熱されたオイルはインペラからローターとポンプハウジングの間の隙間に排出され、最高の性能を保証します。
ハバロフスクの科学者によって開発された非標準タイプのフレネットポンプ。オイルは水に置き換えられ、ベースはキノコの要素です。加熱および沸騰中に形成された蒸気は、毎分最大135メートルの速度でチャネル内を移動します。このデザインは、外部からエネルギーを供給しなくても存在することができます。産業目的でのみ使用されます。
ヒートポンプ組立技術
作成と組み立てのスキームを詳細に検討します。
- ポンプの計算を行います。これは、\ u200b\u200bheated施設の面積をシステムの電力と相関させる特別な計算機を使用して行うことができます。一般に、計算プロセスは次のように進行します：計算機は入力されたデータ（部屋の面積と部屋の天井の高さ）を使用してそれらをボリュームに変換し、出力で実用的なものに関する推奨事項を提供しますこの場合のポンプ出力。
- 適切なコンプレッサーの選択（「自家製」マスターの場合）すぐに1つのポイントを規定します。システム全体のパフォーマンスは作業の効率に依存するため、ヒートポンプのコンプレッサーは手動で作成されることはありません。欠陥は、ポンプのすべての構造要素の故障に十分です。計算されたポンプ出力に基づいて最適なオプションを選択する必要があります。コンプレッサー出力は、ポンプの可能な熱伝達の約1/3である必要があります。
- 蒸発器の設計。このプロセスは、真剣に受け止め、作業中に注意を払えば非常に簡単です。したがって、この要素として、蓋付きのポリマータンクを使用できます。銅コイルはタンクの内面に沿って引っ張られますが、その長さと直径は事前に決定する必要があります。まず、式P \ u003dM/0.8ΔTを使用してパイプ面積を計算します。 Mはポンプ出力、ΔTは温度差です。結果の値は、パイプの1リニアメーターの面積に見合ったものになります。適切に曲げられたパイプをタンクに置き、両端を上下から動かします。次に、2つのコンセント（金具）を取り付けます。それらに2本のホースを取り付けます：上部-圧力、下部-出口（排水用）。
- これで、コンデンサの組み立てプロセスを開始できます。ちなみに、蒸発器を組み立てるプロセスとほとんど同じですが、唯一の違いは、ポリマータンクの代わりにステンレス鋼の容器が使用され、すでに加熱された冷却剤が構造自体を循環することです。
- 最後の、しかしそれほど重要ではない段階は、すべての構造要素を一緒に組み立てることです。それで、まず第一に、コンプレッサーは準備されたプラットホーム/基礎に取り付けられます。次に、上部復水器出口をその排出分岐パイプに接続し、下部復水器出口を蒸発器出口に接続します。このために、銅管が使用されます。その直径は、システムの構造要素の内部に取り付けられたコイルの直径に対応している必要があります。上部の蒸発器出口を吸引コンプレッサーノズルに接続するために残っています。これで、クーラントを充填できます。
これで、水から水へのヒートポンプの機能と、それを自分の手で設置するための技術についての考察は終わりです。すべての作業を実行するときは、細心の注意を払ってください。幸運を！
空気から水へのヒートポンプ
AIR-WATERヒートポンプの設置と操作
低温熱エネルギー源としての空気
理論的には、空気は、その温度に関係なく、低温熱エネルギーの供給源として使用できます。実際には、空気から水へのヒートポンプは少なくとも-15℃の気温で効果的です。現在までに、-25℃の温度で作動するポンプがすでに販売されていますが、これまでのところコストが高すぎます。 、これにより、このタイプの熱工学機器は一般消費者がアクセスできなくなります。
最も原始的な形では、空気から水へのヒートポンプは、環境を冷却し、「過剰な」熱を暖房された部屋に放出するために使用されるエアコンと考えることができます。
同時に、空気から水へのヒートポンプは、ピットを掘ったり、井戸を掘削したり、貯水池の底にパイプラインを敷設したり、水から水または地面から水へのヒートポンプを可能にするために必要な垂直コレクターを設置したりする必要はありません。動作します。操作が簡単であると同時に、家を暖房するための安価な熱を得ることができます。
このタイプのヒートポンプは、空調システムと同様に、次の2つのレイアウトスキームに従って作成できます。
- 通信で接続された2つのブロックで構成される分割システムの形式
- モノブロックの形で
原則として、モノブロックは、1つの住宅に組み立てられ、住宅の内外に設置される単一のデバイスです。屋内設置の場合、空気取り入れ口用の無料のチャネルを提供する必要があります。同時に、屋外設置が望ましいです。それは、部屋の外の騒音源としてコンプレッサーを動かすことを可能にします。
現在まで、多くのメーカーがモノブロックの形で空気から水へのヒートポンプを製造しています。便利で実用的で、複雑な設置や接続なしでポンプを自由に動かして設置することができます。唯一の欠点は、このタイプのポンプの出力が低いことです。3〜16kWです。
分割システムは2つのブロックに分割され、そのうちの1つにはコンデンサーと自動制御システムが含まれます。屋内に設置されています。 2番目の（屋外）ユニットにはコンプレッサーが含まれています。空気から水へのヒートポンプを設置することの経済的実現可能性
空気から水へのヒートポンプは、正の外気温で効率的です。それらは、クバン川、スタヴロポリ地方など、わが国の南部地域で広く使用されています。ひどい霜が降りることはめったになく、冬には気温がゼロを下回ることはめったにありません。
これは、気候条件がより厳しい我が国の他の地域では、このタイプのヒートポンプを使用できないことを意味するものではありません。全くない。気温が下がると、空気から水へのポンプの効率が低下し、ポンプの運転に必要な電気代が高くなります。
したがって、負の気温でヒートポンプを操作することの便宜、および必要な電力に応じた機器の選択は、資格のある暖房技術者が実行する必要があります。
これまでのところ、最良の選択肢は、正の周囲温度での暖房と給湯に空対水ヒートポンプを使用し、霜が降り始めたらボイラーまたはその他の熱エネルギー源をオンにすることです。
家を暖房するためにヒートポンプを使用するための別の条件は、建物の高い熱効率であり、質の悪い断熱と通風に関連する熱損失がないことです。
ヒートポンプの動作原理は何ですか？
このシステムは、熱を取り入れて分配するための装置であるヒートポンプで構成されています。ヒートポンプの内部回路を作成する際には、コンプレッサー、エバポレーター、スロットルバルブ、コンデンサーが使用されます。電気はコンプレッサーを動かすためだけに必要です。
デバイスの動作原理の開発は19世紀に行われました。それでも「カルノーサイクル」と呼ばれていました。ポンプの動作は次のとおりです。
- 不凍液の混合物がコレクターに供給されます。これは、水とアルコール、ブライン、またはグリコールの混合物です。そのタスクは、熱エネルギーを吸収し、その後ポンプに輸送することです。
- 蒸発器では、エネルギーが冷媒に渡され、その結果、冷媒が沸騰し始め、蒸気に変わります。
- コンプレッサー圧力の上昇の結果として、温度が上昇します。
- 凝縮器を介して、すべての熱エネルギーは家の中にある暖房システムの熱媒体に伝達され、冷媒は冷却されて液体状態になり、コレクターに戻ります。
長所と短所
ポンプを設置して暖房システムに接続することには、いくつかの利点があります。
- 自律性-一元化された要素から、メインへの接続のみを強調する価値があります。
- 高価なエネルギーキャリアを大幅に節約し、暖房に使用され、ユーティリティの経済的コストを削減できます。このデバイスは、1 kWの電力から3〜7 kWの熱を生成します。これらは、さまざまな種類の燃料で動作するボイラーの中で最も高い係数です。
- 環境安全-機器は、環境や居住者の健康に害を及ぼすことはありません。
- 要素の耐火性および不燃性。このようなポンプは、過熱せず、燃焼せず、一酸化炭素を排出しません。
- 機器は部屋の温度を冷やしたり上げたりして、部屋に必要な微気候を作り出すことができます。冬と夏の両方での使用に適しています。
- 長い耐用年数-平均して、システムは40〜50年持続でき、適切な設置と快適な動作条件により、耐用年数はさらに数年延長されます。
- 運転中の沈黙-システムは自動的に制御され、非常に便利です。
- ポンプの設置には、例えばガス設備の設置などの許可は必要ありません。さまざまな当局に出向くことなく、許可を待たずに、いつでもデバイスの任意のモデルを購入してインストールできます。
しかし、すべての機器と同様に、このようなポンプにも欠点があります。
- デバイスの取得とインストールは非常に費用がかかり、誰もがそれを買う余裕があるわけではありません。機器の回収は、その使用の強度によって異なります。しかし、最良の場合でも、購入は少なくとも5年で完済します。
- 設置には、専門家に相談する必要があり、深さ200mまでの垂直回路を備えた地熱ポンプを配置するための掘削やその他の機器が必要です。適切な知識とツールがあれば、自分で設置できます。
- 冬の気温が-15度未満の地域では、別の熱源を使用する必要があります。たとえば、2価の暖房システムでは、デバイスは外が-20度のときに部屋を暖房します。タスクを実行しないときは、電気ストーブまたはガスボイラーがオンになります。
循環ポンプは、低層ビルにある住宅所有者や企業の間で需要があります。これらのデバイスは肯定的なレビューのみを獲得しています。
家庭用暖房にヒートポンプを使用することは、まず第一に、大幅な経済的節約になります。最も効率的な暖房システムは、地中熱ヒートポンプに基づいています。毎月、それの費用はガスまたはペレット加熱の費用よりはるかに少ないです。ヒートポンプを設置することで、ユーザーは1つの設計で家の空調と効率的な暖房の両方を受け取ることができます。一部のモデルは、インターネット経由でスマートフォンを使用したり、家にあるサーモスタットを使用したりするなど、離れた場所から制御できます。また、太陽集熱器やバッテリーを設置することで、システムを完全に自律的にすることができ、エネルギー価格の上昇をまったく心配する必要がありません。
地熱ヒートポンプの主な種類
熱エネルギーを供給する専用コレクターは全部で4種類あります。これらには以下が含まれます：
- 約1.5メートルの深さに配置された水平ヒートポンプ-正確には、土壌の凍結よりも深いレベルにあります。このオプションは、住宅用不動産に適しています。
- 深さ約150メートルの特別な井戸に設置された垂直ヒートポンプ。この決定は、等高線を水平に配置するための領域がない場合に関連します。
- 地下水ポンプは、作動熱交換流体として機能する地中熱ヒートポンプシステムを介した水の循環を伴います。等高線全体を通過した後、最終段階は安全に地面に戻ることです。
- 水源ヒートポンプは、コストの面で最も魅力的なオプションです。それらは、凍結の深さが機器の敷設の深さよりも深い水域に配置できます。また、設置プロセスでは、貯水池内の水の量とそのサイズに関する既存の要件に準拠する必要があります。
現在まで、4種類のコレクターはすべて非常に積極的に使用されており、動作条件とユーザーの能力（建物の特性、予算など）に基づいて選択されています。
推奨機器
ヒートポンプの種類の選択
この暖房システムの主な指標は電力です。まず第一に、機器の購入と低温熱源の選択のための経済的コストは電力に依存します。ヒートポンプシステムの出力が高いほど、コンポーネントのコストが高くなります。
まず第一に、これはコンプレッサーの出力、地熱プローブ用の井戸の深さ、または水平コレクターを収容するための領域を指します。正しい熱力学的計算は、システムが効率的に機能することを保証する一種です。
個人用エリアの近くに貯水池がある場合、最も費用効果が高く生産性の高い選択肢は、水から水へのヒートポンプです。
それどころか、地球の熱を利用することは、発掘に関連する多くの仕事を伴います。低品位熱として水を使用するシステムが最も効率的であると考えられています。
地面から熱エネルギーを抽出するヒートポンプの装置には、印象的な量の土工が含まれます。コレクターは季節的な凍結のレベルの下に置かれます
土壌の熱エネルギーを使用する方法は2つあります。 1つ目は、直径100〜168mmの井戸を掘削することです。このような井戸の深さは、システムのパラメータによっては、100m以上に達する可能性があります。
これらのウェルには特別なプローブが配置されています。 2番目の方法では、パイプのコレクターを使用します。このようなコレクターは、水平面の地下に配置されます。このオプションには、かなり広い領域が必要です。
1つの深い井戸で熱エネルギーを取り込むための建設は、ピットを掘るよりも少し安いことがわかるかもしれません
しかし、重要なプラスは、スペースの大幅な節約にあります。これは、小さな区画の所有者にとって重要です。敷地内に高地の地下水層が存在する場合、熱交換器は、互いに約15mの距離にある2つの井戸に配置することができます。敷地内に高地の地下水層が存在する場合、熱交換器は、互いに約15mの距離にある2つの井戸に配置することができます。
敷地内に高地の地下水層が存在する場合、熱交換器は、互いに約15mの距離にある2つの井戸に配置することができます。
一部が井戸にある閉回路で地下水を汲み上げることによる、そのようなシステムでの熱エネルギーの抽出。このようなシステムでは、フィルターの設置と熱交換器の定期的な清掃が必要です。
最も単純で最も安価なヒートポンプ方式は、空気から熱エネルギーを抽出することに基づいています。それが冷蔵庫の建設の基礎になると、その後のエアコンはその原理に従って開発されました。
最も単純なヒートポンプシステムは、気団からエネルギーを取得します。夏は暖房、冬は冷房に関係します。このシステムの欠点は、独立したバージョンでは、ユニットの電力が不十分なことです。
この機器のさまざまなタイプの有効性は同じではありません。空気を使用するポンプの性能は最低です。さらに、これらの指標は気象条件に直接依存しています。
地上のヒートポンプは安定した性能を発揮します。これらのシステムの効率係数は2.8〜3.3の範囲で変化します。水から水へのシステムが最も効率的です。これは主に、ソース温度の安定性によるものです。
ヒートポンプの効率を特徴付ける主なパラメータは、その変換係数です。変換係数が高いほど、ヒートポンプの効率が高くなります。
ヒートポンプの変換係数は、熱流とコンプレッサーの運転に費やされる電力の比率で表されます。
ヒートポンプの種類の選択
この暖房システムの主な指標は電力です。まず第一に、機器の購入と低温熱源の選択のための経済的コストは電力に依存します。ヒートポンプシステムの出力が高いほど、コンポーネントのコストが高くなります。
まず第一に、これはコンプレッサーの出力、地熱プローブ用の井戸の深さ、または水平コレクターを収容するための領域を指します。正しい熱力学的計算は、システムが効率的に機能することを保証する一種です。
個人用エリアの近くに貯水池がある場合、最も費用効果が高く生産性の高い選択肢は、水から水へのヒートポンプです。
まず、ポンプの設置が計画されているエリアを調査する必要があります。理想的な条件は、このエリアに貯水池が存在することです。水から水へのオプションを使用すると、掘削作業の量が大幅に削減されます。
それどころか、地球の熱を利用することは、発掘に関連する多くの仕事を伴います。低品位熱として水を使用するシステムが最も効率的であると考えられています。
地面から熱エネルギーを抽出するヒートポンプの装置には、印象的な量の土工が含まれます。コレクターは季節的な凍結のレベルの下に置かれます
土壌の熱エネルギーを使用する方法は2つあります。1つ目は、直径100〜168mmの井戸を掘削することです。このような井戸の深さは、システムのパラメータによっては、100m以上に達する可能性があります。
これらのウェルには特別なプローブが配置されています。 2番目の方法では、パイプのコレクターを使用します。このようなコレクターは、水平面の地下に配置されます。このオプションには、かなり広い領域が必要です。
コレクターを敷設するために、湿った土壌のあるエリアが理想的であると考えられます。当然のことながら、井戸掘削は水平貯留層よりも費用がかかります。ただし、すべてのサイトに空き容量があるわけではありません。 1 kWのヒートポンプ出力の場合、30〜50m²の面積が必要です。
1つの深い井戸で熱エネルギーを取り込むための建設は、ピットを掘るよりも少し安いことがわかるかもしれません
しかし、重要なプラスは、スペースの大幅な節約にあります。これは、小さな区画の所有者にとって重要です。敷地内に高地の地下水層が存在する場合、熱交換器は、互いに約15mの距離にある2つの井戸に配置することができます。
敷地内に高地の地下水層が存在する場合、熱交換器は、互いに約15mの距離にある2つの井戸に配置することができます。
一部が井戸にある閉回路で地下水を汲み上げることによる、そのようなシステムでの熱エネルギーの抽出。このようなシステムでは、フィルターの設置と熱交換器の定期的な清掃が必要です。
最も単純で最も安価なヒートポンプ方式は、空気から熱エネルギーを抽出することに基づいています。それが冷蔵庫の建設の基礎になると、その後のエアコンはその原理に従って開発されました。
最も単純なヒートポンプシステムは、気団からエネルギーを取得します。夏は暖房、冬は冷房に関係します。このシステムの欠点は、独立したバージョンでは、ユニットの電力が不十分なことです。
この機器のさまざまなタイプの有効性は同じではありません。空気を使用するポンプの性能は最低です。さらに、これらの指標は気象条件に直接依存しています。
地上のヒートポンプは安定した性能を発揮します。これらのシステムの効率係数は2.8〜3.3の範囲で変化します。水から水へのシステムが最も効率的です。これは主に、ソース温度の安定性によるものです。
ポンプコレクターがリザーバー内に深く配置されているほど、温度がより安定することに注意してください。 10 kWのシステム電力を得るには、約300メートルのパイプラインが必要です。
ヒートポンプの効率を特徴付ける主なパラメータは、その変換係数です。変換係数が高いほど、ヒートポンプの効率が高くなります。
ヒートポンプの変換係数は、熱流とコンプレッサーの運転に費やされる電力の比率で表されます。
ロシアの気候におけるヒートポンプの使用
さまざまなタイプのヒートポンプの上記の説明に精通しているので、どのポンプがロシアの気候での操作に最も適しているかという質問に簡単に答えることができます。
空気ヒートポンプは、冬の気温がゼロを下回ることはほとんどない、わが国の限られた数の地域でのみ使用するのに適しています。もちろん、ロシアのヨーロッパ地域の北にある極東のシベリアの住民は、空気熱ポンプについてさえ考えるべきではありません。
水源ヒートポンプの適用には多くの制限があります。それらのいくつかについてはすでに話しましたが、もう1つ言及する必要があります。私たちの国の領土の半分以上は永久凍土地帯にあります。東シベリアまたは極東の北に住む人が「幸運」で、彼の地域に深すぎない地下水があるとしても、それでも、この地下水は氷の形をしています。つまり、そうではありません。暖房システムでの使用に適しています。
したがって、私たちの同胞のほとんどは、唯一のWin-Winオプションである地中熱ヒートポンプに依存する必要があります。同時に、ロシアの気候条件では、ポンプは水平コレクターではなく地熱プローブを備えている方が適しています。これにより、土壌温度がより安定する深さに到達できます。
