Comment réaliser une pompe à chaleur air-eau : schémas des appareils et auto-assemblage
En raison de l'augmentation régulière du coût des fluides caloporteurs, des méthodes de chauffage alternatives deviennent de plus en plus demandées.Par exemple, une pompe à chaleur air-eau pratique qui utilise l’énergie de l’air pour le chauffage. L’installation ne nécessite pas de consommables coûteux, est facile à utiliser et sûre.
En raison du prix considérable de l'assemblage en usine de l'unité, de nombreuses personnes souhaitent construire ce système de manière indépendante. Nous vous dirons ce dont un artisan à domicile aura besoin pour construire une pompe à chaleur maison. Vous découvrirez ici de quel équipement technique vous devez vous munir.
Le contenu de l'article :
- Caractéristiques du système thermique air-eau
- Construction d'une pompe à chaleur air-eau
- Assemblage de l'unité extérieure
- Bloc avec échangeur-évaporateur
- Règles d'installation du compresseur
- Conception d'un réservoir de stockage (condensateur)
- Raccordement de l'unité extérieure à l'évaporateur
- Raccordement de l'évaporateur, du compresseur et du réservoir
- Mise en œuvre de systèmes de contrôle d'usine
- Calcul de la puissance d'une pompe à chaleur air/eau
- Entretien d'une installation maison
- Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Caractéristiques du système thermique air-eau
La pompe à chaleur à laquelle cet article est consacré, contrairement à d'autres modifications d'un appareil similaire (notamment, l'eau l'eau et sol-eau), présente de nombreux avantages :
- économise de l'électricité;
- l'installation ne nécessitera pas de travaux d'excavation à grande échelle, de forage de puits ou d'obtention de permis spéciaux ;
- Si vous connectez le système à des panneaux solaires, vous pouvez assurer sa complète autonomie.
Un avantage important d'un système thermique qui extrait l'énergie éolienne et la transfère à l'eau est sa sécurité environnementale à 100 %.
Avant de commencer à concevoir une pompe, vous devez déterminer dans quels cas le système est le plus efficace et quand son utilisation est inappropriée.
Spécificités d'application et de fonctionnement
La pompe à chaleur fonctionne de manière productive exclusivement dans la plage de température de -5 à +7 degrés. À une température de l'air de +7, le système générera plus de chaleur que nécessaire, et à des températures inférieures à -5, ce ne sera pas suffisant pour chauffer. Cela est dû au fait que le fréon concentré contenu dans la structure bout à une température de -55 degrés.
Théoriquement, le système peut générer de la chaleur même en cas de gel de 30 degrés, mais cela ne suffira pas pour le chauffage, car la capacité de chauffage dépend directement de la différence entre le point d'ébullition du réfrigérant et la température de l'air.
Par conséquent, ce système ne conviendra pas aux habitants des régions du Nord, où le froid s'installe plus tôt, mais dans les maisons des régions du Sud, il peut servir efficacement pendant plusieurs mois froids.
Si des batteries standards sont installées dans la pièce, la pompe à chaleur fonctionnera moins efficacement. Le dispositif air-eau est mieux combiné avec des convecteurs et autres radiateurs de grande surface, ainsi qu'avec systèmes "plancher chaud", « murs chauds » de type eau.
De plus, la pièce elle-même doit être bien isolée de l'extérieur et comporter des fenêtres à plusieurs chambres intégrées qui offrent une meilleure isolation thermique que les fenêtres classiques en bois ou en plastique.
Fait maison Pompe à chaleur sera capable de chauffer efficacement des maisons jusqu'à 100 mètres carrés. m et est garanti pour produire une puissance de 5 kW. Il faut comprendre qu'il est impossible de remplir du fréon de qualité suffisante dans une structure créée dans des conditions domestiques, vous devez donc compter sur son point d'ébullition allant jusqu'à -22 degrés.
L'appareil assemblé à la maison est idéal pour fournir de la chaleur à un garage, une serre, une buanderie, petite piscine privée etc. Le système est généralement utilisé comme chauffage d’appoint.
Chaudière électrique ou tout autre équipement traditionnel pour la saison de chauffage sera nécessaire dans tous les cas. Lors de fortes gelées (-15-30 degrés), il est recommandé d'éteindre la pompe à chaleur pour éviter de gaspiller de l'électricité, car pendant cette période son efficacité ne dépasse pas 10 %.
Principe de fonctionnement du système
La substance active dans la structure est l’air. Grâce à l'unité extérieure, installée à l'extérieur, l'oxygène pénètre dans l'évaporateur par des tuyaux, où il interagit avec le réfrigérant.
Sous l'influence de la température, le fréon devient gazeux (puisqu'il bout à -55 degrés) et pénètre dans le compresseur sous forme chauffée sous pression. L'appareil comprime le gaz, augmentant ainsi sa température.
Le fréon chaud pénètre dans le circuit du réservoir de stockage (condenseur), où la chaleur est transférée à l'eau, qui peut ensuite être utilisée pour organiser le chauffage et FGP. Dans le condenseur, le fréon ne perd qu'une partie de sa chaleur et se trouve toujours à l'état gazeux.
En passant par le papillon, le réfrigérant est pulvérisé, ce qui entraîne une diminution de sa température. Le fréon devient liquide et passe sous cette forme dans l'évaporateur. Le cycle se répète.
Pour ceux qui veulent construire le leur Pompe à chaleur à partir de déchets et d'équipements usagés, par exemple d'un vieux réfrigérateur, les informations contenues dans notre article recommandé vous aideront.
Construction d'une pompe à chaleur air-eau
Un système de pompe à chaleur se compose de quatre éléments principaux :
- unité extérieure;
- réservoirs d'échangeurs de chaleur-évaporateurs;
- unité de compresseur;
- réservoir de stockage (condensateur).
Examinons les caractéristiques de conception de chaque bloc.
Assemblage de l'unité extérieure
Pour créer un bloc externe vous aurez besoin de :
- Cadre. Traditionnellement, une unité composée d'un système divisé, d'une machine à laver ou d'un autre gros équipement convient ; parfois, ils la construisent eux-mêmes en soudage éléments métalliques. Après assemblage, il est important de traiter le métal avec une peinture en poudre anticorrosion.
- Ventilateur. Le produit peut être emprunté à un ancien appareil en état de marche systèmes de climatisation ou acheter séparément.
Le modèle de ventilateur doit avoir de larges pales en plastique et, de préférence, un moteur amovible afin de pouvoir être connecté au capteur.
Un évaporateur et des éléments auxiliaires pour son fonctionnement peuvent être installés dans l'unité extérieure, mais il est préférable de placer ces pièces dans un boîtier séparé.
Installez l'unité extérieure à une distance de 2 à 10 m de la maison. Il est important de construire une fondation et d'installer un auvent pour protéger la structure des précipitations. Il est également nécessaire de fixer une grille devant le ventilateur pour empêcher la saleté, les débris et les feuilles de pénétrer dans les pales et les tuyaux du ventilateur.
De plus, il est conseillé d'installer des radiateurs qui protègent les côtés et les panneaux du givrage.Dans ce cas, un chauffage supplémentaire du boîtier ne sera pas nécessaire. L'endroit où installer l'unité doit être bien ventilé et éloigné des sources de feu ouvert.
Bloc avec échangeur-évaporateur
L'évaporateur peut être acheté prêt à l'emploi en utilisant les services de fournisseurs en ligne, ou vous pouvez le créer vous-même. Pour ce faire, vous avez besoin d'un réservoir de 80 litres et d'un fil de cuivre d'un diamètre de 10 mm et d'une épaisseur d'au moins 1 mm.
La longueur est calculée individuellement en tenant compte de la puissance requise. Pour un appareil de 5 kW, vous pouvez en prendre 10 m. Le fréon sera chauffé et circulera dans l'évaporateur, ainsi qu'au contact de l'air.
Pour créer un échangeur de chaleur, vous devez construire un serpentin. Pour ce faire, le fil est enroulé autour d'un tuyau à paroi épaisse dont le diamètre ne dépasse pas la largeur du réservoir. Il est important de laisser des coupes qui dépassent de la hauteur du corps. Ils seront nécessaires pour connecter le serpentin à d'autres éléments du système - le compresseur et le réservoir de stockage.
2 raccords sont découpés dans le corps pour connecter les canalisations et deux connecteurs sont créés pour la sortie du fil. Les connexions sont scellées. La structure finie est fixée à l'aide de supports en forme de L.
Il est recommandé d'installer en plus un relais de dégivrage sur l'évaporateur, car de l'air circulera dans le ballon dont la température est négative. Dans ce cas, la condensation qui s'accumule dans le système peut entraîner le givrage de l'évaporateur. De plus, pour éviter la formation d'humidité, vous pouvez introduire un filtre déshydrateur dans le système.
Règles d'installation du compresseur
Pour installer le compresseur, vous aurez besoin d'un boîtier séparé avec isolation phonique et vibratoire, car presque toutes les modifications de l'appareil sont bruyantes pendant le fonctionnement. Vous pouvez récupérer un compresseur usagé sous un réfrigérateur, un climatiseur ou acheter un nouveau modèle.
Les types de compresseurs suivants conviennent aux pompes à chaleur :
- Rotatif les compresseurs sont les moins chers, mais présentent un certain nombre d'inconvénients : ils sont bruyants, ont un faible rendement et durent 8 à 10 ans.
- Spirale des modifications sont installées dans tous les modèles modernes de climatiseurs et de réfrigérateurs. Ils sont durables (15 à 20 ans), silencieux, efficaces, mais coûteux.
- Piston les modèles sont principalement installés sur les réfrigérateurs industriels. Les produits ont une bonne efficacité, sont durables (15 à 20 ans), mais sont extrêmement bruyants et coûteux.
Pour une pompe à chaleur, il est nécessaire de sélectionner un compresseur monophasé. Avant d'acheter, il est important de savoir avec quel type de fréon l'appareil fonctionne. Il est conseillé d'acheter un modèle fonctionnant au R22, de préférence au R422. Ce type de réfrigérant est plus facile à utiliser que tout autre type de fréon.
Le compresseur est relié par des tubes à l'unité évaporateur et condenseur. Grâce à l'appareil, le fréon augmente sa température.
Conception d'un réservoir de stockage (condensateur)
Pour réaliser un condenseur, vous aurez besoin d'un boîtier provenant d'une chaudière de 100 litres ou de toute autre cuve en inox du même volume. Une bobine en tube de cuivre est également requise. Une pompe de 5 kW peut utiliser 12 mètres de fil. Le fréon chaud traversera le tube du serpentin, provoquant un réchauffement de l'eau.
Étape n°1 : Créer une bobine
Pour fabriquer une bobine, vous aurez besoin d'un fil de cuivre d'un diamètre d'au moins 26 mm et d'une épaisseur de paroi de 1 mm. Il doit être enroulé sur un tuyau de section inférieure à celle du réservoir.
La hauteur de la spirale doit correspondre à la hauteur du corps. Il est important de laisser les sorties des tuyaux à l'extérieur du réservoir pour pouvoir relier le serpentin à l'évaporateur et au compresseur.
Étape n°2 : préparer le dossier
Pour installer le serpentin, le réservoir doit être découpé. Vous devrez créer des trous en haut et en bas pour les sorties des fils de cuivre, et également découper des compartiments supplémentaires pour installer 2 raccords, dont l'un est conçu pour la sortie d'eau et l'autre pour son entrée. Après ces procédures, le réservoir doit être scellé.
L'échangeur de chaleur-compresseur peut être acheté séparément sous forme de structure finie. À l'aide d'un appareil assemblé en usine, vous pouvez augmenter la puissance et l'efficacité de l'installation.
Raccordement de l'unité extérieure à l'évaporateur
Pour raccorder l'unité extérieure et l'évaporateur, 2 tuyaux en polyéthylène seront nécessaires PEHD 32. L’air passera par un tuyau et sortira par un autre.
Les tuyaux peuvent être enfouis dans le sol, après ajout d'éventuels matériaux sableux dans le fossé, ou laissés en surface si l'enveloppe extérieure est située à proximité de la maison.
Raccordement de l'évaporateur, du compresseur et du réservoir
Le fréon circule dans ce système. Pour connecter des serpentins avec un compresseur et un papillon, vous devez contacter des spécialistes en réfrigération.Il sera difficile pour une personne qui n'a pas d'expérience dans les travaux de soudure, même si elle dispose des outils et du matériel, de connecter correctement tous les éléments en un seul système pour assurer le fonctionnement de la structure.
De plus, de nombreux matériaux supplémentaires seront nécessaires - tubes de différents diamètres, diverses modifications robinets de vidange, vannes de purge d'air, soupapes de sécurité, ainsi que colliers de serrage, colliers de serrage, coupe-tubes pour couper des sections de pipeline.
Vous aurez également besoin d’autres appareils spécialisés disponibles dans n’importe quel atelier de réparation de réfrigérateurs et de climatiseurs.
Une injection de fréon de haute qualité est également réalisée à l'aide d'un équipement spécial. Par conséquent, pour combiner des échangeurs de chaleur, un compresseur et un papillon dans un système fonctionnel, il est plus pratique et plus rentable de se tourner vers des professionnels.
Mise en œuvre de systèmes de contrôle d'usine
Pour surveiller la pression et la température du fréon, vous pouvez utiliser une carte avec un affichage sous n'importe quel climatiseur. Pendant le processus de soudage, avec l'aide de spécialistes, la conception peut être correctement mise en œuvre dans l'installation.
Il est également possible de connecter un appareil spécial – un capteur de rotation du ventilateur. Il régule la vitesse de rotation des pales et automatise également la vitesse de la pompe de circulation du fréon.
De plus, vous pouvez régler une minuterie démarreur électrique, un dispositif qui protège le compresseur de la surchauffe. Toutes ces pièces peuvent être achetées dans les ateliers de réparation ou sur le marché secondaire.
Calcul de la puissance d'une pompe à chaleur air/eau
Pour chauffer une pièce d'une superficie de 100 m². m nécessitera une pompe à chaleur de plus grande puissance. Vous pouvez calculer approximativement la puissance d'installation requise à l'aide du tableau :
Pour déterminer la puissance que doit avoir le compresseur, le diamètre des tuyaux à utiliser et d'autres données importantes lors de la conception d'une pompe à chaleur air-eau, vous devez utiliser l'une des méthodes suivantes :
- Utilisez les calculateurs en ligne publiés sur les sites Web des fabricants d'échangeurs de chaleur.
- Appliquer le logiciel CoolPack 1,46, Copeland.
- Invitez un spécialiste qui effectuera les mesures et les calculs nécessaires.
Zone du serpentin du condenseur (PZK) peut être calculé à l'aide de la formule :
PZK = M/0,8DT,
où M est la puissance de l'installation en kW ; 0,8 - coefficient de conductivité thermique au contact de l'eau et du cuivre ; DT est la différence de température entre l'air entrant et sortant dans le système.
Les paramètres de la pompe à chaleur indiqués ci-dessus conviennent aux pièces jusqu'à 100 mètres carrés. mètres. Puissance d'installation - 5 kW. Si vous achetez des échangeurs de chaleur spéciaux, il est tout à fait possible d'augmenter la puissance de l'installation à 10-15 kW.
Entretien d'une installation maison
Pour un fonctionnement de qualité, la pompe à chaleur nécessite un entretien supplémentaire. Si vous utilisez l'appareil en hiver (étant donné qu'il n'y a pas de chauffage supplémentaire installé dans le boîtier), l'appareil devra alors être réchauffé périodiquement, car une croûte de glace se formera à sa surface.
Il faut aussi périodiquement :
- Nettoyez les pales du ventilateur des débris - feuilles, poussière, saleté, neige, etc.
- Lubrifiez le compresseur conformément à ses instructions.
- Changez l'huile du compresseur et du ventilateur.
De plus, pour le fonctionnement normal du système, il est nécessaire de vérifier régulièrement l'intégrité de la canalisation en cuivre, du câble d'alimentation alimentant le compresseur, le ventilateur et les autres appareils.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
La vidéo suivante vous présentera le principe de fonctionnement et la conception d'une pompe à chaleur qui traite l'énergie éolienne :
Une pompe à chaleur air-eau artisanale est l'un des appareils efficaces et peu coûteux pour le chauffage d'appoint d'une maison. N’importe qui peut créer et installer ce système.
Veuillez écrire vos commentaires dans le bloc ci-dessous. Peut-être avez-vous des informations et des photos intéressantes sur le sujet de l'article ? Posez des questions, partagez vos propres opinions et conseils utiles aux visiteurs du site.
