Pompa Di Calore Aria/acqua Homemade

[therotzpo]

Salve a tutti, sono nuovo in questo forum, innanzitutto mi presento. Mi chiamo Andrea e abito in provincia di Vicenza, sono un impiegato tecnico con mansione di responsabile per l’assistenza tecnica ed il settore in cui opero è metalmeccanico. Vi faccio i miei complimenti per la professionalità e gli argomenti molto interessanti. Voglio premettere che lo sperimentare, il capire perché una certa situazione si verifica è la mia grande passione. Da solo e sottolineo da solo mi sono auto costruito un pannello solare termico in Tinox di circa 12mq abbinato ad un puffer da 960lt che mi permette l’assoluta indipendenza dal metano da fine marzo a fine ottobre. Ho installato nel tetto di casa mia con le mie mani un impianto fotovoltaico da 5.6 kw ed ora visto l’esubero di energia prodotta voglio autocostruirmi una pompa di calore aria/acqua. Premetto che ho solamente alcune nozioni circa il ciclo frigorifero ed avrò estremo bisogno del Vostro aiuto. Proviamo ad iniziare, faccio la lista della spesa e cioè di quello che ora tra le mani:

-una unità esterna 9000btu on/off gas R22 completa di evaporatore, ventola, capillare e valvola deviatrice.

-un condensatore auto costruito pipe in pipe (tubo del gas da 3/8 infilato dentro al tubo dell’acqua in alluminio/polietilene isolato e il tutto avvolto a spirale, lungo 10 mt).

-tanta buona volontà

Inizialmente pensavo di lasciare l’unità esterna com’era e collegare al posto dello split il mio condensatore coassiale lasciando al capillare il compito della laminazione ma poi viste altre realizzazioni ho deciso di cambiare sistema e cioè utilizzare una valvola di laminazione termostatica, un filtro, il ricevitore di liquido ed un pressostato di massima per le situazioni critiche.

Al momento ho queste domande da fare: dal diagramma entalpico del R22, come qualcuno di Voi ha spiegato per aumentare il rendimento nel ciclo freddo bisogna cercare di sottoraffreddare il più possibile nel condensatore in modo da “allungare il più possibile l’entalpia verso la sx della campana” e non laminare a pressioni troppo basse per evitare la richiesta eccessiva di energia al motore. Basandomi su questa teoria per avere il max rendimento nel ciclo caldo si dovrebbe ottenere il max surriscaldamento nell’evaporatore e anche in questo caso non laminare a pressione troppo basse, ne deriva un lavoro inferiore del motore a parità di temperatura di compressione. Mi confermate questo? Oppure ho detto una cavolata?

Altro quesito, supposto che io voglia laminare a 5 bar, ottengo la temperatura di 0 °C, questa pressione è anche la pressione di aspirazione del compressore(teorica senza le perdite di carico), ed è determinata dall’orifizio della valvola, la mia domanda è ma la pressione di compressione, ovvero quella che mi ritrovo nel condensatore da cosa è data? Dalla mia teoria è determinata dalla portata del compressore vero? O comunque sia come si fa a determinarla? Nella progettazione della PDC è un dato importante che ci dice a che temperatura verrà riscaldata l’acqua.

Spero di non essere stato troppo lungo e di avere postato la mia richiesta nella discussione giusta.

Vi ringrazio e Vi saluto. Andrea.

[DavidOne71]

Accidenti! bella gatta da pelare

[Erikle]

allora comincia ancora piu indietro e compera compressore e condensatore io ho da tanto una mezza idea per fare un prototipo di una pompa di calore ad aria acqua che funzionerebbe in continuo senza mai soste per sbrinamento però non c'ho voglia di fare un tubo

[therotzpo]

Erikle, il compressore e condensatore c'è l'ho già, recupero parti di una vecchia unità esterna e condensatore coassiale autocostruito, se riesco posto il link di un video interessante, è su questa traccia che vorrei fare la mia PDC.

per ora mi interessa chiarire alcuni concetti che ho elencato nel post precedente.

ciao.

[therotzpo]

posto uno schemino dell'impianto che vorrei realizzare.

ciao

[DavidOne71]

manca l'inversione di ciclo o lo vuoi fare solo in caldo?

[therotzpo]

si, voglio fare solo caldo.

[Erikle]

e come sbrini?? e poi non è così semplice come molti fanno..ti serve un controllo per permettere il funzionamento anche quando fuori c'è una temperatura mite

[therotzpo]

beh, per la brina pensavo di fermare la macchina con un termostato sull'evaporatore.

con temperatura mite cosa intendi? 5/6 C° o di +

cosa dovrebbe fare questo controllo, se me lo spieghi posso fare un programmino e gestire il tutto con un micropocessore, ora è abbastanza facile con la nuova famiglia Picaxe.

ciao

[Frigorista modena]

1)

bisogna cercare di sottoraffreddare il più possibile nel condensatore in modo da “allungare il più possibile l’entalpia verso la sx della campana”

. E' verissimo, ma se non ci riesci non preoccuparti troppo.

2)

e non laminare a pressioni troppo basse per evitare la richiesta eccessiva di energia al motore.

. Non è vero, anzi è il contrario, di per se il compressore sarebbe molto contendo di coprimere gas a bassa pressione, il problema è che lavorando a bassa pressione, a seconda del gas che ci metti dentro puoi avere un surriscaldamento troppo alto, che ti penalizza sia la resa che la durata del'olio.

3)

per avere il max rendimento nel ciclo caldo si dovrebbe ottenere il max surriscaldamento nell’evaporatore

. Il surriscaldamento per avere il massimo rendimento dev'essere nullo, non massimo, ossia la temperatura del gas letta a manometro dev'essere uguale a quella misurata con un termometro a contatto sul tubo di aspirazione, il rischio teorico è che al compressore arrivi il liquido (è come camminare su un filo, magari non cadi ma basta un colpo d'aria e vieni giù, quì è lo stesso, avere surriscaldamento nullo vuol dire che se l'evaporatore che magari si trova momentaneamente in un luogo freddo e il liquido che dovrebbe evaporare non evapora perchè non ce la fa, ritorna al compressore).

Nei clima però fortunatamente hai un bel separatore di liquido per cui non dovresti avere problemi, ma è sempre meglio non rischiare.

4)

la pressione di compressione, ovvero quella che mi ritrovo nel condensatore da cosa è data?

. Dipende solo e solamente, solo e solamente, solo e solamente dalla temperatura del condensatore.

Se poi vuoi sapere il salto termico attraverso questo è un'altra storia.

[Frigorista modena]

per avere il max rendimento nel ciclo caldo si dovrebbe ottenere il max surriscaldamento nell’evaporatore

Scusa Andrea non avevo letto "nel ciclo caldo".

Questa è una domanda complicata perchè dovresti chiarire meglio cosa intendi, ossia intendi l'evaporatore nel senso del condensatore, o qualcos'altro?

In tutti i modi al compressore anche invertendo il ciclo non deve assolutamente arrivare liquido.

Da quello che ho capito tu vuoi tenere il "condensatore" in casa (e lo chiami evaporatore ma è il condensatore?) che butta dentro il calore di compressione, il calore del motore elettrico del compressore e il "surriscaldamento", ma questo è un'altro surriscaldamento di quello che parliamo continuamente qui, questo è "calore del lavoro meccanico del compressore" che è dovuto alla caratteristica entalpica del gas, non del compressore, ecco perchè la scelta del gas è così importante.

Fuori avrai l'evaporatore che espellerà aria fredda sempre fino a quando ci sarà un ambiente più caldo che la prenderà, man mano la temperatura esterna si abbasserà e sempre meno riuscirà a scambiare, fino a che la resa crollerà miseramente e dovrai accenderti una bella stufetta a gas.

[therotzpo]

Ciao Frigorista,

era da un po che attendevo il tuo intervento ed è arrivato puntuale, grazie 1000.

Questa è una domanda complicata perchè dovresti chiarire meglio cosa intendi, ossia intendi l'evaporatore nel senso del condensatore, o qualcos'altro?

allora, forse i miei termini non sono appropriati, mi spiego meglio:

Il compressore è seguito dal condensatore che non è altro che uno scambiatore coassiale (il tubo del gas dentro al tubo dell'acqua da riscaldare ed il tutto avvolto a mò di spirale), poi metterei il ricevitore di liquido, poi la valvola di laminazione termostatica, poi l'evaporatore (che è quello dell'unità esterna del vecchio clima che ho cannibalizzato)e per finire rientro nel compressore. Il ciclo è solamente in questo senso, sfrutto il gas compresso per scaldare l'acqua e dall'evaporatore (temperatura esterna permettendo) recupero calore dall'aria.

Spero che ora sia + chiaro.

dai un'occhiata a questo video, è + o - quello che vorrei fare.

ciao e grazie

Andrea.

[Erikle]

ma se avevi l'unità esterna del clima era quasi a posto...dovevi semmai mettergli la termostatica al posto del capillare..anche se poi non è questo a cambiarti la vita e po al posto dello split interno ci mettevi uno scambiatore di calore che facevi prima a comperarlo che a farlo

se hai mai osservato un clima a pompa di calore ON_OFF se lo accendi con fuori a d es 20 gradi la ventola esterna non gira in continuazione altrimenti si inchioda il compressore

[Frigorista modena]

era da un po che attendevo il tuo intervento ed è arrivato puntuale, grazie 1000.

Anche qualcun'altro la pensa come te

Grazie che aspetti il mio parere, ho capito il circuito che vuoi fare, in casa ti tieni il condensatore che di solito è fuori.

Fammi un favore Andrea, dato che sei volenterossissimo e armato di passione, quando avrai finito cerca di fare prove tecniche per rilevare il consumo (in euro!!) tra scaldare uno stesso ambiente a gas e con la pompa di calore (modo non corretto di chiamare la macchina, perchè anche il frigorifero è una pompa di calore, diciamo che fai un" ciclo frigorifero in inversione"), la questione mi ha sempre interessato molto!

Buon lavoro!!!

[therotzpo]

Si, ok io comincio e documento il lavoro ma devo chiarire dei concetti prima di iniziare.

Premesso che la macchina lavorerà in ciclo inverso, il gas è R22 a che pressione consigli di laminare?

Non è vero, anzi è il contrario, di per se il compressore sarebbe molto contendo di coprimere gas a bassa pressione, il problema è che lavorando a bassa pressione, a seconda del gas che ci metti dentro puoi avere un surriscaldamento troppo alto, che ti penalizza sia la resa che la durata del'olio.

questo vale anche in ciclo inverso?

Dipende solo e solamente, solo e solamente, solo e solamente dalla temperatura del condensatore.

questo significa che se io conosco la temperatura media dell'acqua nello scambiatore (es.30 C°) la pressione di compressione per il gas R22 sarà di circa 12/13 bar?

dico bene?

[therotzpo]

ma se avevi l'unità esterna del clima era quasi a posto...dovevi semmai mettergli la termostatica al posto del capillare..anche se poi non è questo a cambiarti la vita e po al posto dello split interno ci mettevi uno scambiatore di calore che facevi prima a comperarlo che a farlo

Erikle, in effetti io ho una unità esterna, ha tutti i suoi pezzi montati, valvola inversione, capillari, compressore, evaporatore e ventolone, nel primo post avevo chiesto infatti se fosse meglio tenerla cosi com'è e attaccare lo scambiatore oppure se valeva la pena di montare una valvola e togliere il capillare?

Ho trovato degli scambiatori online ma, a parte il prezzo, vuoi mettere la soddisfazione di farselo!

ciao e grazie.

[Erikle]

ma tu che sorgente vuoi usare per prelevare il" caldo" ?? se hai una unità esterna e vuoi farti una pompa di calore che scalda l'acqua la cosa più semplice è usare l'unità esterna come è collegarci uno scambiatore di calore da mettere all'interno e ci fai una cosidetta pompa di calore splittata

Devi controllare la temperatura minima in funzione antigelo se ad es non circola l'acqua e poi devi controllare la temperatura del liquido refrigerante alias la pressione di condensazione perchè ad es qaundo fuori c'è caldo schizzerebbe troppo verso l'alto sovraccaricando il condnesatore e allora per fare cose semplici sull'unità esterna tipo la tua facevano andare a tratti il ventolone esterno..la cosa però era gestita dall'unità interna e ora che tu l'hai tolta devi farlo tu sto controllo con una sonda di temperatura se vuoi anche di pressione e programmando opportunamente il plc

[Frigorista modena]

Premesso che la macchina lavorerà in ciclo inverso, il gas è R22 a che pressione consigli di laminare?

Ti risponderei molto volentieri Andrea, però stasera aspetto ti risponda Azzero, Walter o Erikle, voglio vedere se hanno voglia di farlo e cosa ti rispondono, così tanto per cambiare per una volta, dopotutto sono loro i custodi del Tempio della Climatizzazione.

Magari se tutto tace poi domani ti dico il mio parere, per stasera voglio fare il lettore.

[therotzpo]

Ok, allora leggi la mia teoria:

posto se ci riesco il diagramma entalpico del gas R22.

partiamo:

1-in questo punto il gas entra nel compressore a 5 C° (li ha presi dall'evaporatore che ho fuori, supponendo che la temp. esterna sia di 7/8 C°)

2-in questo punto il gas esce dal compressore a circa 48 C°

2-3-in questo tragitto attraversa il condensatore coassiale e la temp. del gas si porta a 30 C° (supponendo che l'acqua entri a 15 C° ed esca a 30 C°)

3-in questo punto il gas (liquido) viene sottoraffreddato dall'acqua che è a 15 C° e lo porta alla sua stessa temp.)

3-4-quì c'è l'espansione della valvola termostatica che è regolata a 5 bar che sono 0 C°.

4-1-il gas attraversa l'evaporatore e acquista 5 C° dall'aria esterna.

Dal mio modesto sapere deduco che:

Laminare a pressioni troppo basse mi sposterebbe a dx la retta 1-2 e di conseguenza la temperatura di fine compressione + alta ma per ottenere i soliti 30 C° nel condensatore coassiale ed un lavoro in + per il compressore.

Entrare nello scambiatore coassiale con temp. dell'acqua basse (es. 10-15 C°) allungherebbe la distanza 2-3 che ai fini del COP lo aumenterebbe.

Non laminare sotto alle 5 Bar garantirebbe una buona resa con temp. esterne di poco sopre lo zero ed eviterebbe la brina, o almeno la limita.

Spero sia tutto chiaro. ciao Andrea.

[Erikle]

a parte che se ci metti una termostatica questa insegue il surriscaldamento e la temperatura di evaporazione dipende da che temperatura c'hai fuori se accendi la tua pompa di calore quando fuori ci sono -10 gradi credi che puoi scegliere se evaporare a 0 gradi o -5??

prima come al solito volevo dire sovraccarichi il compressore e non il condensatore come ho scritto prima erroneamnete...non hai alla fine grandi margini di manovra...dipendi dalla temperaura della sorgente da cui prelevi il calore

[Erikle]

dimenticavo..il passaggio dal capillare alla valvola di espansione implica la redifinizione dell'avviamento del compressore..perchè col capillare basta che imposti il tuo plc per far aspettare almeno 3 minuti il compressore prima di riavviarsi dopo che si è fermato (a fare questo ci pensava prima la scheda interna del clima...visto che tu non la userai devi implementare tu sta cosa) e le pressioni di alta e bassa si uniformano per cui il compressore parte a vuoto..non altrettanto con la termostatica e specie se hai il compressore monofase

[Frigorista modena]

Non capisco il problema della valvola o del capillare, non è che fanno molto a parte crare una caduta di pressione controllata, ma comunque tu avresti bisogno in realtà di un compressore "scadente" che ti scaldasse molto il gas refrigerante, che ti uscisse quindi più caldo, e il condensatore (evaporatore) butterebbe più caldo.

D'altronde dato che il condensatore deve dissipare:

1)il calore di surriscaldamento del lavoro meccanico del compressore.

2) il calore latente che ha prelevato dall'evaporatore (nel tuo caso il condensatore) dall'ambiente esterno.

3)il calore generato dal motore elettrico.

In questo cado di farlo lavorare sempre in inversione dovresti:

1) aumentare il calore di surriscaldamento abbassando al temperatura/pressione di evaporazione, quello che non dovevi assolutamente fare prima in modalità freddo.

2)il calore latente dovrebbe aumentare, ossia la sorgente esterna dovrebbe fornire più calore

3)il calore generato dal motore elettrico appunto ci vorrebbe un compressore con resa scarsa, in modo si scaldi di più.

Il punto 1 è pericoloso per l'olio perchè potrebbe scaldarsi troppo: dal tuo grafico se abbassassi di 10°C la temperatura di evaporazione, ossia da 0°C arrivi a -10°C e tracci le linee, arriveresti ad una temperatura di fine compressione di circa 60°C che il condensatore (Il tuo evaporatore) dovrebbe smaltire.

Se scendi a -15°C arrivi a circa 70°C, ancora meglio!, quindi abbassa la pressione tenendo d'occhio il diagramma entalpico dell'R22 e stare sotto la temperatura di sicurezza per l'olio che hai caricato nel compressore.

Il punto 2 puoi fare poco, a meno di avere una sorgente non troppo fredda o, meglio, con elevato calore latente (nascosto), ed anche per quello man mano si abbassa la temperatura esterna il sistema rende meno, ti viene a mancare molto la parte del calore sensibile.

Il punto 3 puoi fare ancora meno, dato che con tutte le raccomandazioni di usare motori elettrici classe AAAAAAA, ti viene a mancare la parte del riscaldamento eccessivo del motore elettrico dovuto a perdite nel ferro, isteresi, ecc ecc, insomma tutto quello che fa di un motore elettrico uno scadente motore elettrico.

Ecco perchè, personalmente!, ritengo il riscaldamento a pompa di calore non il migliore, perchè praticamente tutto deve rendere poco, mentre se si mette una bella caldaia a gas con rendimento altissimo, parere mio si risparmierebbe molto di più.

Adesso aspettiamo i pareri opposti in letargo, ma comunque Andrea continua così che sei sulla buona strada!

[DavidOne71]

1-in questo punto il gas entra nel compressore a 5 C° (li ha presi dall'evaporatore che ho fuori, supponendo che la temp. esterna sia di 7/8 C°)

Ma lo usi solo in autunno? 7/8° è un po poco per un pompa di calore almeno 0° di t.ext

2-3-in questo tragitto attraversa il condensatore coassiale e la temp. del gas si porta a 30 C° (supponendo che l'acqua entri a 15 C° ed esca a 30 C°)

Di solito i chillers a pompa di calore producono acqua ad almeno 40° a meno che tu non voglia fare qualcos'altro! il delta T ingresso uscita acqua di solito è 5°

Laminare a pressioni troppo basse mi sposterebbe a dx la retta 1-2 e di conseguenza la temperatura di fine compressione + alta ma per ottenere i soliti 30 C° nel condensatore coassiale ed un lavoro in + per il compressore.

Entrare nello scambiatore coassiale con temp. dell'acqua basse (es. 10-15 C°) allungherebbe la distanza 2-3 che ai fini del COP lo aumenterebbe.

Non laminare sotto alle 5 Bar garantirebbe una buona resa con temp. esterne di poco sopre lo zero ed eviterebbe la brina, o almeno la limita.

Come diceva erikle le temperature di condensazione ed evaporazione non le decidi tu ma le decide la temperatura di scambio del fluido aria o acqua che sia degli scambiatori! vedi sopra!

[Frigorista modena]

Come diceva erikle le temperature di condensazione ed evaporazione non le decidi tu ma le decide la temperatura di scambio del fluido aria o acqua che sia degli scambiatori!

La temperatura di evaporazione la decido io, se ci metto più gas mi si alza, se ne tolgo si abbassa (che poi ci siano problemi di riscaldamento al compressore questo è un altro discorso), il gas fa quello che io gli dico di fare: se lo faccio evaporare a 10 bar assumerà la temperatura corrispondente 10bar, se lo faccio evaporare a 1 bar assumerà la temperatura corrispondente a 1 bar.

La temperatura di condensazione dipende dalla temperatura del condensatore, ma la posso controllare nei limiti pure quella, rallentando o fermando i ventilatori.

Ovviamente non potrò scendere sotto la temperatura ambiente, altrimenti dovrei raffreddare in qualche modo, ma la posso alzare quello si, appunto intervenendo sulle ventole.

[DavidOne71]

La temperatura di evaporazione la decido io, se ci metto più gas mi si alza, se ne tolgo si abbassa (che poi ci siano problemi di riscaldamento al compressore questo è un altro discorso), il gas fa quello che io gli dico di fare: se lo faccio evaporare a 10 bar assumerà la temperatura corrispondente 10bar, se lo faccio evaporare a 1 bar assumerà la temperatura corrispondente a 1 bar.

La temperatura di condensazione dipende dalla temperatura del condensatore, ma la posso controllare nei limiti pure quella, rallentando o fermando i ventilatori.

Ovviamente non potrò scendere sotto la temperatura ambiente, altrimenti dovrei raffreddare in qualche modo, ma la posso alzare quello si, appunto intervenendo sulle ventole.

Convinto te!