Термопомпа вода-вода: устройство, принцип на работа, правила за организиране на отоплението на негова основа

За отопление и осигуряване на топла вода на частни къщи е препоръчително да използвате термопомпа вода-вода, която работи от природни източници - подземни води, реки, резервоари и др. Системата се характеризира с абсолютна екологична безопасност, не изисква редовни разходи за консумативи, поради което става все по-популярна.

Ще говорим за опциите за устройство с термопомпа, което използва еко-енергията на водата, за да я предава на битови отоплителни системи. За любопитни домашни майстори описахме принципите на работа на популярните опции на устройството и строителната технология. Тук ще разберете какво оборудване е необходимо за работа на системата.

Принципът на работа на термопомпата вода-вода

Термопомпата въплъщава принципа на цикъла на Карно. Той се състои във факта, че движещо се вещество в затворена система и променя агрегатното си състояние от течно в газообразно под влияние на химични, физически или топлинни фактори, освобождава и абсорбира огромно количество топлинна енергия.

Ролята на работното вещество е термичен носител - вода от кладенец или резервоар.

Дори през зимата естествените температури на определена дълбочина поддържат положителна температура, така че топлинната енергия може да се извлича от тях през цялата година.Единственият недостатък на инсталацията е високата консумация на енергия и необходимостта от закупуване на допълнително оборудване.

Диаграмата показва траекторията на циркулацията на водата и хладилния агент. Системата ви позволява да получавате топлинна енергия, независимо от сезона

Основните елементи на термопомпа вода-вода са:

• компресор;
• изпарител;
• кондензатор;
• разширителен индукционен клапан;
• автоматична система за мониторинг на индикатори;
• множество магистрали от медни тръби;
• работно вещество (хладилен агент).

С помощта на специална помпа водата тече през тръбите от източника до топлинната инсталация, след което тя взаимодейства с газ (фреон), кипящ при температура от + 2-3 градуса. Фреонът абсорбира част от топлината на водата и се абсорбира от компресора, където температурата му се повишава по време на компресията.

Оборудването за термопомпа заема много място, но предоставя възможност да се отървете от комуналната зависимост

Тогава хладилният агент влиза в кондензатора, след което горещото вещество загрява водата до предварително определена температура (от +40 до +80 градуса), която се транспортира през тръбите на отоплителната система.

Охладена вода влиза в изпарителя, след което се изхвърля в приемния кладенец. След преминаването на кондензатора хладилният агент става течен и се събира в дъното на елемента, след което през дросела се връща на първоначалното си място. След това цикълът се повтаря.

Какво да обърнете внимание при подреждането на такова отопление?

Има голям брой различни модификации на термопомпи, предназначени за помещения с всякаква цел и размер, както и работещи в различни условия. Оборудването е предназначено за отопление на къщи с обща площ от 50 до 150 квадратни метра.

Ориентир номер 1 - твърдост на водата

Качеството на водата на кладенец или резервоар играе важна роля при избора на оборудване. Не всички модели могат да работят на твърда вода, съдържаща големи количества манган и желязо.

Високата концентрация на тези елементи вреди на системата - корозията се образува по тръбите по-бързо, което води до намаляване на ефективността на оборудването и неговия експлоатационен живот.

Ето защо, преди да купите термопомпа, вземете водна проба и направете своя анализ за наличието на тези и други микроелементи - сероводород, амоняк, хлор и др. Обикновено, ако температурата в езерцето надвиши +13 градуса, тогава с по-голяма степен на вероятност във водата има много железни и манганови йони.

По този начин термопомпата вода-вода се избира, като се вземе предвид твърдостта на водата. Има системи, чиито елементи са най-защитени от корозия, но струват повече.

Ориентир номер 2 - режим на работа

Термопомпата може да се използва като единствен източник на топлина или да взаимодейства с други системи. Ето защо, преди да изберете модел, е важно да определите в какъв режим ще работи устройството.

Има два типа функциониране на системата:

• Моновалентна. Устройствата имат голяма мощност, подходящи за отопление на къщата.
• Bivalentny. По-малко продуктивни устройства допълват основното отоплително оборудване.

За изграждането на автономна система с основния отоплителен блок вода-вода е необходим едновалентен тип.

Референтна точка 3 - мощност на помпата

Мощността е важен показател при избора на термопомпа, тъй като от нея зависи работата на системата. Колкото по-голяма е мощността, толкова по-висока е ефективността на оборудването, но и по-голямото потребление на енергия.

Производителността на термопомпата вода-вода се избира въз основа на реалните нужди

При избора на устройство с недостатъчна мощност, ефективността на системата ще спадне, ако топлинните загуби у дома надхвърлят количеството енергия, доставено от системата. Термопомпата може да работи денонощно, но няма да има ефект от нея поради понижаване на температурата на водата.

Когато топлинните загуби на сградата са по-ниски от топлопреминаването на системата, помпата обикновено се стартира автоматично за няколко минути, загрява водата до зададената температура и я транспортира през системата. След това се изключва, докато температурата спадне с няколко градуса. Тогава цикълът се повтаря.

Ориентир номер 4 - функционалността на конкретен модел

Топлинните помпи могат да имат допълнителни функции, а именно:

• Автоматична система за управление, която ви позволява да регулирате микроклимата на стаята по вкус. Управлението обикновено се извършва с помощта на дистанционно управление.
• Функция на отоплителна вода за подаване на топла вода.
• Звукоизолиран корпус.
• Възможността за свързване към други отоплителни системи, слънчеви колектори, което ще направи отоплителното оборудване напълно автономно.

Продължителността на работа на термопомпите вода-вода обикновено надвишава 30 години.

Не по-малко важно при избора на оборудване, помислете за разходите за монтаж и монтаж.

Изчисляване на необходимия капацитет на термопомпата

Преди да закупите система, важно е първо да изготвите и изчислите необходимия капацитет на оборудването. Производителността се изчислява, като се отчита действителното потребление на топлина. Отчитат се консумацията на топлина, топлинните загуби у дома и наличието или липсата на верига БГВ.

Алгоритъм за изчисление:

1. Изчисляваме общата площ на отопляемите помещения.
2. Определяме необходимото количество енергия за отопление. Оптималният индикатор за 1 квадратен метър е 0,07 kW.
3. За да стопите къща на N квадратни метра, се нуждаете от N * 0,07 kW.
4. за БГВ към полученото число добавете допълнителни 15-20%, тоест N * 0,07 * 0,85 или N * 0,07 * 0,80.

Това изчисление ще бъде оптимално за помещения с тавани, които не надвишават 2,7 м. По-точни изчисления ще бъдат направени от специалисти по време на подготовката на проекта.

Подготвителна работа преди работа

Подготовката за монтажа, свързването и пускането в експлоатация на термопомпа от серията вода-вода включва редица стандартни стъпки, с които ще се запознаем по-нататък.

Избор на оптимален водоизточник

Трябва да се отбележи, че не всеки отворен код или вода кладенец подходящ за безпроблемна работа на термопомпата.Качеството на водата играе важна роля, но филтрите могат да помогнат за решаване на проблема със замърсяването.

Допустимо е използването на езерце или езерце, разположено в радиус от 100 метра от сградата. Ако няма такъв източник, тогава се налага да се пробиват кладенци.

Изборът на източник на термопомпата трябва да се фокусира върху простотата и цената на използване. В случай на открит резервоар наблизо е по-разумно да се използва

Поведението с отворен код е по-предвидимо от подземните води, така че ако е възможно, се дава предпочитание на водните тела.

Монтаж на термична система с помощта на кладенец

За да инсталирате системата с помощта на термопомпа, са необходими два кладенеца. Един от кладенците се нарича дебит. Именно в него се потапя специална помпа, с помощта на която се взема вода за последваща обработка в системата. Вторият кладенец е приемният кладенец. Охладената вода се оттича в нея.

Изпускателните и захранващите кладенци трябва да са на разстояние най-малко 15 метра

Дълбочината на дебитния кладенец не трябва да надвишава 50 метра. Колкото по-дълбоко се намира източникът на вода, толкова по-мощна ще е необходима помпата за нейното захранване, което ще увеличи количеството консумирана енергия.

Дебитно устройство за кладенец

Преди да използвате дебитна ямка, важно е да знаете колко вода може да произведе и колко течност е необходима, за да се осигури топлина на цялата стая. Колкото по-висока е температурата на водата, толкова по-малко ще е необходимо за отопление.

Важно е предварително да се изчисли обемът V, който трябва да се изпомпва от кладенеца за час, за да се отоплява помещението. Да предположим, че има помпа, чиято топлинна мощност е равна на определено число Q кВт, и консумация на енергия - броят P кВт. Ще трябва да разберете и температурата на подземните води (t1) и температурата им след топлообмен (t2).

Тогава формулата за изчисляване на необходимото количество вода за час изглежда така:

V = (Q-P) / (t1-t2).

Аналитично е невъзможно да се определи способността на дебитния кладенец да доставя необходимото количество вода, следователно той се тества. В рамките на 3 дни помпата непрекъснато изпомпва вода от кладенеца. По този начин се извършва и проверката на приемния кладенец за способността да се взема необходимото количество вода при високо натоварване.

Важно е да се разбере, че подземните води се държат непредсказуемо, така че водата от дебитния кладенец може да стане по-малка с течение на времето. Например приливите и отливите се наблюдават през пролетта, а през зимата, напротив, водата намалява. Ако в кладенеца няма достатъчно вода, системата автоматично се изключва, отоплението не става.

Характеристики на приемния кладенец

Приемният тръбен кладенец се намира надолу по течението на подземните води. Аналитично е невъзможно да се определи в каква посока се движи водата. Следователно на практика изберете произволен кладенец и дебитен кладенец и се натъкнете на него потопяема помпата.

Ако по време на работа на системата нивото на водата не спадне, тогава изборът се прави правилно. Ако нивото е спаднало, а температурата на водата е спаднала, тогава трябва да смените кладенци - прехвърлете потопяема помпа в друга дупка.

Изпускателната тръба в приемния кладенец трябва да бъде потопена няколко сантиметра във вода, без да достига дъното. Ако изхвърлите отпадъчната течност отгоре, това ще доведе до замръзване. Тръбният кладенец може да спре да поема вода и да се запушва.

Резултатът заплашва преливането, а през зимата е възможно обледеняване. Най-добрият вариант за приемащ източник е река или езерце. Ако тези обекти не са наблизо, тогава е необходимо да се пробие един или повече приемни кладенци, за да се застраховат срещу преливане.

Фигурата показва пример за използване на един кладенец и приемно-дебитно кладенец

Невъзможно е да се установи дали кладенецът ще получи вода, аналитично или чрез метод за изпитване. Практиката показва, че отводнителен кладенец може непрекъснато да абсорбира вода в продължение на много години и дори може да се провали за един сезон.

Има технологии, които позволяват използването на един кладенец и дебит и приемане на кладенец, но този метод не е ефективен - работата ще бъде придружена от трудности, евентуално понижаване на температурата на водата, замръзване и редица други проблеми.

Система на устройството, използваща езерце

Избраното езерце трябва да бъде достатъчно дълбоко, за да не замръзват долните слоеве вода по време на силни студове. В южните райони оптималната дълбочина е около 1 метър, в северните райони е необходим източник с дълбочина 3 метра или повече. Също така езерцето трябва да е стабилно - колебанията във водното ниво и намаляването му са неприемливи.

Към резервоара има два тръбопровода - дебитно и приемащо. В приемника е монтирана потопяема помпа

Като тръби се препоръчва да се използват модели от HDPEхарактеризира се с трайност и надеждност. Важно е да предпазите тръбите от замръзване, като ги допълнително изолирате и от пробиви.

Подготовка на дом за термопомпа

За да взаимодействате с термопомпата вода-вода, в къщата трябва да бъде оборудвана система за отопление на водна основа, представена под формата на тръби, радиаторни батерии. За по-добра изолация в пода и стените също е допустимо да се монтират отоплителни тръби.

Ако оборудването ще се използва за подаване на топла вода, тогава къщата трябва да има система за събиране. За да работи помпата, трябва да се свържете към електрическа мрежа с неограничена мощност.

Без допълнителни мерки за топлоизолация на къщата (изолация отвън, инсталиране на двукамерни прозорци и т.н.) работата на термопомпата няма смисъл.

Експертите препоръчват допълнително инсталиране вентилационна система с въздушен отоплителен механизъм. Използваният в оборудването фреон е вреден за хората. Ако в системния цикъл възникнат микро фрактури, тогава газът се освобождава и по този начин изхвърля въздуха от стаята. Хладилният агент може да причини обостряне на белодробни заболявания у човек, пристъпи на астма.

Термопомпата е тежко оборудване, теглото й може да достигне тонове (в зависимост от мощността и размера), следователно, за да я инсталирате, в някои случаи е необходимо да изградите своя собствена основа, която не е свързана с основата на вилата.

Преди да инсталирате оборудването, трябва да вземете предвид допустимите размери на помещението, да поддържате разстоянието до стените, посочени в паспорта на продукта.

Допълнително оборудване

Изборът допълнително оборудване за термопомпата - отговорна задача, чието решение до голяма степен определя дългосрочното обслужване на отоплителната система като цяло и липсата на проблеми в работата.

потопяема помпа за кладенци и водоеми

Ако термопомпата в системата се използва за подаване на топла вода, устройство с малък капацитет може да понижи налягането в крановете. Мощна помпа ще реши този проблем, но тя изразходва повече енергия. Минимална допустима мощност по време на работа FGP - 1 кВт.

Има много различни модификации. потопяема помпи.Изборът се прави, като се вземат предвид три критерия, а именно:

• Количество течностизползва се за изпомпване (колкото повече вода трябва да транспортирате, толкова по-голяма е мощността на помпата).
• А дълбочина (колкото по-дълбоко е кладенецът, толкова по-голям е капацитетът на оборудването);
• Диаметър на кладенеца (традиционно предпочитат 4-инчови валове, тъй като те създадоха най-голям брой помпи, за разлика от 3-инчовите).

За да определите дълбочината на кладенеца, е необходимо да закрепите товара върху въжето и да го спуснете в шахтата. Мократа част на въжето ще показва пълната дълбочина на кладенеца, сухата ще определи разстоянието от началото на водата до повърхността.

Помпата се потапя в сондажа на дълбочина, посочена от производителя на устройството. Обикновено информационният лист показва колко метра трябва да бъдат между водното огледало и помпата, долната част на изхода и помпата

Както универсалните помпи, така и оборудването, специално проектирано за кладенци, могат да бъдат подходящи за мини. Ако мината е разработена от професионалисти, тогава тя е по-малко запушена с пясък, така че можете безопасно да използвате универсална помпа.

Помпите, проектирани специално за сондажи, са по-скъпи, но вършат чудесна работа с пясък и кал, по-малко запушване. Универсалните са чувствителни към високо съдържание на органични вещества, те трябва редовно да се почистват от замърсявания, в резултат на което животът им се намалява.

Трябва да се предпочитат помпите с автоматично оборудване, тъй като когато двигателят прегрява, прекомерното запушване или липсата на вода в кладенеца, те се изключват независимо, в резултат на което двигателят не се прегрява и не се отказва.

Според принципа на действие се разграничават 2 вида потопяема помпи:

• центробежен.
• Вибрация.

За работа в кладенци, които произвеждат вода във варовик, се предпочитат центробежни дълбоки модели. Те са чувствителни към вода със зърна от пясък и глинеста суспензия.

Ако термопомпата ще бъде свързана към открит резервоар, по-добре е да използвате оборудване за повърхностно изпомпване, предназначено за изпомпване на мръсна вода или евтино вибрационно устройство.

Междинен топлообменник на термопомпа

При термопомпите по време на циркулацията фреонът може да не се охлади достатъчно, което води до прегряване на компресора в резултат на прекомерна температура на разреждане. Следователно е важно да се подобри охлаждането на веществото, като по този начин се понижи налягането в веригите.

Има и друг проблем, общ за всички термопомпи - хладилният агент може да се смесва с водна пара. Ако течността навлезе в компресора, това може да се случи. воден чук, В този случай трябва да поправите или подмените частта. Също така водата може да попадне в маслото и е трудно да се извлече оттам.

Всички горепосочени проблеми се решават чрез инсталиране на междинен топлообменник. Топлообменниците се предлагат в три вида - отворен тип, черупки и тръби.

Модификацията на отворения тип неутрализира течността, хваната във фреона по време на циркулация, което минимизира вероятността воден чук компресор. Устройството се характеризира с висока производителност и минимална консумация на енергия.

Когато инсталирате топлообменник от отворен тип, важно е правилно да изберете размера на тръбата за течност, за да осигурите минимално компресиране на налягането

Правилно подбраните тръби ще неутрализират възможността за кипене на течност. В същото време клапанът трябва да има достатъчен капацитет, така че течността при ниска разлика в налягането да може да проникне в устройството.

Топлообменникът с обвивка и тръба е представен под формата на затворен дизайн. Топлообменът се осъществява през стените на тръбите, а течността и хладилният агент в него не се смесват, за разлика от отворените, което осигурява високо налягане за циркулацията на пара и въздух.

Спиралният топлообменник се характеризира с наличието на контролер на потока, който контролира потока на течен фреон. Размерът на устройството зависи от мощността на термопомпата.Необходимо е да изберете продукт, като вземете предвид функционалността и наличното количество. Препоръчително е да се даде предпочитание на сглобяемите модели.

Филтри за термопомпа

Водата от кладенци или водоеми не идва в чист вид. Може да съдържа пясък, мръсотия, различни микроелементи - желязо, сероводород, манган, хлор, амоняк и др. Преди да влезете в термопомпата, водата трябва да се филтрира.

На първо място е необходимо да се елиминират големи вещества - камъни, пясък, мръсотия, тиня. За да ги премахнете от водата, е необходима инсталация хидроциклон.

Хидроциклон - устройство, необходимо за груба обработка на водата. Той трябва да бъде избран, като се вземе предвид мощността на помпата

На следващо място е важно да инсталирате филтри, които елиминират желязо, сероводород, манган, амоняк. Тези микроелементи скъсяват живота на оборудването и го корозират.

Можете да използвате филтри обратна осмоза, омекотители, отстраняващи желязо и техните модификации. За да се гарантира пиенето на топла вода, въглеродните филтри и UV стерилизаторът, който унищожава бактериите и вирусите, също трябва да бъдат оборудвани.

Генератор на захранване за резервно захранване

Топлинните помпи работят от електрическата мрежа, така че ако се стигне до прекъсване на електричеството, къщата ще остане без отопление. Препоръчително е да закупите допълнително електрически генератор, работещ на горими вещества.

Важно е генераторът да генерира необходимата мощност за работа на компресора на помпата

Характеристики на работата на такава термопомпа

Веднъж годишно е необходимо да се извърши независим визуален преглед на компонентите на помпата, следвайте препоръките за поддръжка - навреме смажете частите, следете правилната работа на устройството при изпомпване на вода.

Някои видове оборудване изискват редовен преглед (обикновено 1-2 пъти годишно) от специалисти в сервизния център. По време на проверката установете:

• изтичане на двигателно масло чрез пукнатини в веригата;
• качество на тела и фитинги;
• ниво на налягане в резервоари и вериги;
• неизправности в захранването.

Монтажът на термопомпа вода-вода трябва да бъде поверен на обучени специалисти. Неефективността на системата най-често се свързва с неправилна инсталация. Топлинното оборудване е подходящо за работа както от жителите на южните райони, така и на северните.

Изводи и полезно видео по темата

Видеото представя принципа на работа и характеристиките на устройството:

В резултат можем да заключим, че термопомпата вода-вода се счита за ефективно екологично оборудване, предназначено за отопление на домове до 150 квадратни метра. За подреждането на помещения с по-голяма площ може да са необходими доста сложни инженерни проучвания.

Ако имате някакви въпроси, докато се запознаете с предоставената информация, моля, задайте ги в полето по-долу. Очакваме вашите коментари, въпроси по темата, истории и снимки за изграждането на мини-водноелектрическа станция. Интересуваме се от вашето мнение.