Геотермальный тепловой насос. Сезон #3. Тепловой насос. Часть #1

В этом эпизоде вы увидите как работают тепловые насосы, мы рассмотрим самую простую конструкцию и процесс сборки теплового насоса, чтобы понять основные принципы его работы.

Также поговорим о том, почему я использую ЭРВ вместо ТРВ, рассмотрим мой чуть более сложный вариант тепловой машины с регенеративным теплообменником, оптимальные места для установки различных датчиков для контроля работы системы.

УПОМЯНУТО В ВИДЕО

На плате использовано ПО ”Народный контроллер“.

• 👉 Плата управления Романа. Конт.тел(вайбер). +380673789223
• 👉 Теплообменники: Forwon FHC028-32-3.0-H S=0.84 m2 Forwon FHC028-24-3.0-H S=0.62 m2
• 👉 ЭРВ DPF(AA)1.6C-01
• 👉 Датчик давления PT1200 ITALMANOMETRI
• 👉 Компрессор GREE QXAS-D32zX090A

• 👉 DC/AC Инвертер S16A00 Guangdong Chico Electronic Inc

  Транскрипт

• Вітаю панове!
• Недавно я видел как устроен старый Москвич.
• Там когда капот открываешь, по сравнению с современными машинами, вообще ничего нет.
• Стоит этот бедный мотор.
• И сразу видно привод на колеса.
• Несчастный трабмлер, вообще ничего нет.
• А когда открываешь капот современной машины, там столько всяких деталей, что голова становится квадратной и сразу в глазах появляется испуг 😨.
• Это же относится и к холодильным машинам.
• В базовой комплектации холодильная машина это очень простая штучка.
• Я сейчас нарисую минимальный набор который необходим для создания холодильной машины.
• Ну или тепловой машины.
• Она обратимая.
• С одной стороны она дает тепло, с другой - холод.
• Вот минимально необходимый набор деталей для холодильной машины.
• Это теплообменник который назыавется “испаритель”.
• Это теплообменник который называется “конденсатор”.
• Это компрессор.
• Это дроссель.
• Ну и самый главный компонент это фреон.
• Фреоны могут быть разные.
• Используют тот фреон который подходит в той ситуации которая сложилась наилучшим образом.
• Я буду использовать 410й газ.
• Потому, что он подходит для моего случая.
• С другой стороны, это вполне неплохой газ.
• 410й газ дает наибольшую плотность мощности на объем.
• Того же компрессора, испарителя-конденсатора.
• Это разница не очень большая, но она есть.
• Рассмотрим как работает тепловой насос на вот этой простейшей схеме
• Что в этом случае происходит.
• Испаритель заполнен фреоном.
• Он отбирает тепло от геоконтура, либо от воздушного контура.
• При этом кипит.
• И газ откачивается компрессором.
• Здесь создается низкое давление.
• Поэтому газ кипит.
• Как кипит газ вы можете увидеть в одном из моих предыдущих видео про термосифон.
• Газ сжимается компрессором, увеличивается давление газа.
• И он уже при более высокой температуре начинает конденсироваться в другом пластинчатом теплообменнике.
• Который называется “конденсатор”.
• Конденсируется - конденсатор.
• Если испаритель должен быть практически заполнен фреоном.
• Ну понятно, что его на 100% заполнить нельзя.
• Мне сложно сказать на сколько процентов он заполняется, но я думаю, что процентов на 70 - 80.
• Чем сильнее заполнен испаритель, тем выше эффективная площадь теплообмена.
• Понятно, что вот здесь, там где находится газ, теплозабор очень маленький.
• Поэтому работает только вот та часть которая заполнена фреоном.
• А в конденсаторе наблюдается немножко другой процесс.
• Он должен быть не заполнен именно жидким фреоном.
• А на стенках теплообмена происходит конденсация.
• Этот конденсат стекает вниз, и, по идее, в конденсаторе должно быть минимум жидкого фреона.
• И уже этот жидкий фреон подходит к дросселю, где через тоненькое отверстие происходит дросселирование.
• Дроссель может быть выполнен в виде капиллярной трубки.
• Здесь везде достаточно толстые трубки, а здесь очень тонкая трубка определенного сечения.
• Сечение этой трубки рассчитывается.
• Есть таблицы для рассчета этой трубки под необходимый проток фреона.
• Зная сколько жидкого фреона должно проходить через этот дроссель мы можем посчитать тепловую мощность машины.
• Дроссельные трубки очень часто используют.
• Особенно в тех машинах, где нужно сделать все очень дешево.
• Например, в холодильниках.
• В холодильниках не используется ничего кроме этой дросселирующей трубки.
• Она, как правило, намотана в виде спиральки.
• Но зачастую дроссельную трубку использовать не очень экономически выгодно потому, что в этом случае машина работает не в самом оптимальном режиме.
• Поэтому ставят либо ТРВ (терморегулирующий вентиль), либо ЭРВ (электронный регулирующий вентиль).
• Я поставил сразу ЭРВ потому, что, во-первых ЭРВ стали относительно дешевыми, доступными к применению,
• и так как я использую плату управления которая может работать с ЭРВ, использование ТРВ становится бессмысленным.
• Все равно есть плата которая управляет, она умеет работать с ЭРВ.
• А разница в цене сейчас между ЭРВ и ТРВ близится к 0.
• Поэтому, не вижу смысла использовать ТРВ если у вас есть плата управления.
• Если платы управления нет и вы хотите создать аналоговую машину, не цифровую, то вам нужно использовать ТРВ со всеми вытекающими.
• Разобраться как его настраивать…
• Я к этому вопросу не буду возвращаться.
• ТРВ я ставил на самой первой своей экспериментальной машине.
• Он непонятно как работает.
• Если ЭРВ видно как работает, насколько он открыт, видно как происходит регулирование, то с ТРВ оно само в себе как-то работает или вообще не работает и почему не понятно.
• Это простейшая машина.
• В моем случае холодильно-тепловая машина будет немножко усложнена.
• Я хочу добавить рекуперативный теплообменник.
• Если мы посмотрим на вот эту всю схему, то после конденсатора жидкая фаза отсюда будет выходить с температурой близкой к температуре отопительного контура.
• Если, например, здесь будет + 30 ℃, то здесь оно тоже будет +30 ℃.
• Теплый жидкий фреон доходит до дросселя и дросселируется.
• При этом, так как происходит кипение, даже вот после дросселя сразу кипит, вот здесь кипит,
• здесь температура кипения будет близка к температуре геоконтура.
• Тепло подводится, например, с температурой + 2 ℃ и соответственно здесь +2 ℃.
• Рассматриваем идеальный случай, чтобы было понятней.
• Что получается, что разница +30 ℃ и + 2 ℃ как бы теряется.
• Если бы мы вот сюда запустили фреон с температурой + 2 ℃, то вот эта дельта на которую нужно нагреть фреон, она теряется.
• Поэтому если мы вот здесь разорвем эту цепочку…
• Художники от слова “худо”.
• И разорвем цепочку…
• Вот здесь.
• Что мы получим?
• Мы получим, что так как здесь фреон выходит +2 ℃, он будет вот в этом теплообменнике нагреваться.
• Рассматриваем идеальный случай.
• И вот он здесь нагревается до +30 ℃.
• Таким образом, мы тепло которое бы потерялось после дросселирования, сохраняем.
• И уже здесь на компрессор приходит не +2 ℃ как было, а + 30 ℃.
• На самом деле температуры будут другие, но мы говорим об идеальном случае.
• Таким образом мы это тепло сохраняем.
• В относительных цифрах это будет не очень много.
• Ну сколько можно, 2 - 3 % таким образом сохранить.
• Чтобы понять порядок цифр, вы можете взять теплоемкость самого фреона, взять теплоту испарения и увидеть порядок этих цифр.
• Каждый решает для себя стоит гнаться за этими цифрами или нет.
• Путем усложнения самой холодильной машины.
• Дальше.
• Для того чтобы электроника могла регулировать степень открытия дросселя, в моем случае ЭРВ, нам нужно поставить датчик который будет измерять давление в системе.
• С одной стороны мы вот здесь, в этой точке должны измерять температуру и давление.
• Чтобы поддерживать оптимальное переохлаждение фреона.
• Вот здесь мы ставим датчик давления.
• И здесь же ставим датчик температуры.
• И заводим это на плату управления.
• Кроме этого устанавливается датчик температуры по выходу компрессора для того, чтобы если произойдет перегрев, электроника могла перейти в аварийный режим.
• Кроме аварийного датчика температуры еще ставится аварийное реле давления.
• Зачем оно нужно?
• Если произошла какая-то проблема в магистрали, ЭРВ закрылся, еще что-то там, сломался ЭРВ, компрессор надавливает высокое давление, срабатывает реле и все это дело отключается.
• Происходит срабатывание аварийной защиты.
• Кроме этого мы ставим датчики температуры по жидкости.
• На контур отопления и на геотермальный контур.
• Датчики температуры ставятся на входе и выходе с одной и со второй стороны.
• Кроме этого ставятся 2 датчика протока.
• Вот в этой точке и в этой.
• Зная сколько мы тепла взяли из геотермального контура, сколько отдали в контур отопления, знаем какую мощность потребляет компрессор,
• мы можем подбить тепловой баланс нашей машины.
• Хочу обратить ваше внимание на направление движения жидкостей и газов в данной системе.
• Фреон движется вот в этом направлении.
• Соответственно, жидкость в конденсаторе должна двигаться в обратном направлении.
• Вот так.
• Это основное правило.
• Встречное направление движения жидкостей в теплообменниках.
• Здесь, соответственно, фреон движется таким образом.
• В геоконтуре теплоноситель должен двигаться навстречу.
• И когда будете собирать свою тепловую машину, это нужно четко учитывать.
• Иначе, вы можете потерять несколько градусов в теплообменнике если направление будет неправильное.
• Вкратце как устроен мой тепловой насос вы видите.
• Как он выглядит в жизни вы сейчас увидите.
• Перед видео запуска тепловой машины я дам краткие пояснения уже после того, как покажу как я паял саму тепловую машину.
• Я свой тепловой насос паял кислородно-пропановой горелкой.
• На сегодняшний день есть возможность воспользоваться, как и я, кислородно-пропановой горелкой, либо сейчас появилась доступная горелка MAPP.
• Как ею пользоваться и что она из себя представляет вы можете погуглить.
• Она на сегодня выглядит более интересной по сравнению с кислородно-пропановой потому, что не требует кислородного баллона, пропанового баллона, редуктора, горелки…
• Все выглядит немножко проще.
• Я не пробовал как она паяет, лучше или хуже,
• но для тех, кто только начинает этим заниматься, возможно она будет лучше.
• Дешевле выйдет по оборудованию.
• Хоть и газ сам дорогой, но за счет того, что не нужно покупать кучу этих тяжелых баллонов, это будет интереснее.
• Ну, поехали 🚂!
• Ітак, що ми маємо.
• Начнем от компрессора.
• Это магистраль высокого давления. Нагнетание.
• Клапан Шредера.
• Датчик высокого давления.
• Вернее, реле высокого давления.
• Пошла магистраль, заходит в ПТО.
• После ПТО на смотровой глазок.
• И вот здесь сделан такой рекуперативный теплообменник.
• Тонкая трубка припаяна к вот этой толстой трубочке которая выходит из испарителя.
• Припаяна медным припоем по всей длине.
• Вот такая петля.
• Вот она пошла вверх…
• Припаяна к толстой трубке.
• К петле по всей петле.
• И вот она выходит из петли.
• Заходит в фильтр-осушитель.
• Заходит в ЭРВ.
• С ЭРВ выходит на ПТО (пластинчатый теплообменник), который является испарителем.
• И из испарителя, через тот же самый рекуперативный теплообменник, через вот такую петлю…
• Надеюсь видно.
• Попадает на датчик давления,
• и попадает уже на вход компрессора, на всасывание.
• Вот так это выглядит.
• На пластинчатых теплообменниках, на испарителе стоит…
• Подача будет сверху.
• Выход снизу.
• На выходе стоит счетчик импульсов. Датчик протока.
• То же самое на конденсаторе.
• Это подача.
• На ней тоже стоит счетчик.
• И выход.
• Будет выходить теплоноситель в систему отопления.
• Вот на этой картинке которую вы только что видели есть небольшая неточность.
• Датчик давления должен стоять ближе к ПТО.
• Не ближе к компрессору, а ближе к ПТО.
• Я его уже сейчас переставил, а на видео вы видите его ближе к компрессору.
• Там с обеих сторон был впаян клапан Шредера, поэтому переставить его было не сложно.
• Чтобы вы учитывали.
• Как я буду запускать этот тепловой насос вы увидите в следующей части.
• Потому, что и так уже получилось 25 минут, что для одной части достаточно много.
• Все. Ждите продолжения.