Tepelné čerpadlo voda-voda: zařízení, princip činnosti, pravidla pro uspořádání vytápění na jeho základě

Pro vytápění a ohřev teplé vody do soukromých domů je vhodné použít tepelné čerpadlo voda-voda, které pracuje z přírodních zdrojů - podzemní vody, řeky, nádrže atd. Systém se vyznačuje absolutní bezpečností pro životní prostředí, nevyžaduje pravidelné výdaje na spotřební materiál, a proto je stále populárnější.

Budeme hovořit o možnostech pro zařízení tepelného čerpadla, které používá ekoenergii vody k jeho přenosu do domácích topných systémů. Pro zvědavé domácí mistry jsme popsali principy fungování oblíbených možností zařízení a technologie výstavby. Zde najdete, jaké vybavení je potřeba k provozu systému.

Princip činnosti tepelného čerpadla voda-voda

Tepelné čerpadlo ztělesnilo princip Carnotova cyklu. Spočívá ve skutečnosti, že pohybující se látka v uzavřeném systému a mění svůj agregovaný stav z kapaliny na plynný pod vlivem chemických, fyzikálních nebo tepelných faktorů uvolňuje a absorbuje obrovské množství tepelné energie.

Role pracovní látky je tepelný nosič - voda ze studny nebo nádrže.

I v zimě si přirozené teploty v určité hloubce udržují pozitivní teplotu, takže z nich lze čerpat tepelnou energii po celý rok.Jedinou nevýhodou instalace je vysoká spotřeba energie a potřeba zakoupit další zařízení.

Diagram ukazuje trajektorii oběhu vody a chladiva. Systém umožňuje přijímat tepelnou energii bez ohledu na roční období

Hlavními prvky tepelného čerpadla voda-voda jsou:

• kompresor
• odpařovač;
• kondenzátor;
• expanzní indukční ventil;
• automatický systém pro sledování ukazatelů;
• více dálnic z měděných trubek;
• pracovní látka (chladivo).

Použitím speciálního čerpadla voda protéká potrubím ze zdroje do tepelné instalace, po které interaguje s plynem (freonem) vroucím při teplotě +2 až 3 stupně. Freon absorbuje část tepla vody a je absorbován kompresorem, kde jeho teplota během komprese stoupá.

Zařízení tepelného čerpadla zabírá hodně místa, ale poskytuje příležitost zbavit se komunální závislosti

Potom chladivo vstupuje do kondenzátoru, po kterém horká látka ohřeje vodu na předem stanovenou teplotu (od +40 do +80 stupňů), která je transportována potrubím topného systému.

Chlazená voda vstupuje do výparníku a poté se vypouští do přijímací jímky. Po průchodu kondenzátoru se chladivo stává kapalným a shromažďuje se ve spodní části prvku, poté se škrticí klapkou vrací na své původní místo. Dále se cyklus opakuje.

Na co se dívat při zajišťování takového vytápění?

Existuje velké množství různých úprav tepelných čerpadel určených pro místnosti jakéhokoli účelu a velikosti, jakož i pro práci v různých podmínkách. Zařízení je určeno pro vytápění domů o celkové ploše 50 až 150 metrů čtverečních.

Mezník číslo 1 - tvrdost vody

Kvalita vody studny nebo nádrže hraje důležitou roli při výběru zařízení. Ne všechny modely jsou schopné běžet na tvrdé vodě obsahující velké množství manganu a železa.

Vysoká koncentrace těchto prvků poškozuje systém - rychleji se tvoří na trubkách koroze, což vede ke snížení účinnosti zařízení a jeho životnosti.

Proto před nákupem tepelné čerpadlo vzít vzorek vody a provést analýzu na přítomnost těchto a dalších stopových prvků - sirovodík, amoniak, chlor atd. Pokud teplota v rybníce přesáhne +13 stupňů, pak je ve vodě s větší pravděpodobností mnoho iontů železa a manganu.

Tepelné čerpadlo voda-voda je tedy vybráno s ohledem na tvrdost vody. Existují systémy, jejichž prvky jsou nejvíce chráněny před korozí, ale stojí dražší.

Mezník číslo 2 - provozní režim

Tepelné čerpadlo lze použít jako jediný zdroj tepla nebo interagovat s jinými systémy. Proto je před výběrem modelu důležité určit, v jakém režimu bude zařízení fungovat.

Existují dva typy fungování systému:

• Monovalentní. Zařízení mají velký výkon, vhodné pro vytápění domu.
• Bbivalentní. Méně produktivní zařízení doplňují hlavní topné zařízení.

K vybudování autonomního systému s hlavní topnou jednotkou voda-voda je nutný monovalentní typ.

Referenční bod 3 - výkon čerpadla

Při volbě tepelného čerpadla je výkon důležitým ukazatelem, protože na něm závisí výkon systému. Čím vyšší je výkon, tím vyšší je účinnost zařízení, ale také větší spotřeba energie.

Výkon tepelného čerpadla voda-voda se volí na základě skutečných potřeb

Při výběru zařízení s nedostatečným výkonem klesne účinnost systému, pokud tepelné ztráty doma přesáhnou množství energie dodané systémem. Tepelné čerpadlo může pracovat nepřetržitě, ale nebude to mít vliv na snižování teploty vody.

Když je tepelná ztráta budovy nižší než přenos tepla systému, čerpadlo se obvykle spustí automaticky po dobu několika minut, ohřeje vodu na nastavenou teplotu a převádí ji do systému. Potom se vypne, dokud teplota neklesne o několik stupňů. Potom se cyklus opakuje.

Mezník číslo 4 - funkce konkrétního modelu

Tepelná čerpadla mohou mít další funkce, jsou to:

• Automatický řídicí systém, který vám umožní přizpůsobit mikroklima místnosti podle chuti. Správa se obvykle provádí pomocí dálkového ovládání.
• Funkce topné vody pro přívod teplé vody.
• Zvukotěsné pouzdro.
• Možnost připojení k jiným topným systémům, solárním kolektorům, díky nimž bude vytápěcí zařízení zcela autonomní.

Doba provozu tepelných čerpadel voda-voda obvykle přesahuje 30 let.

Neméně důležité při výběru zařízení zvažte náklady na instalaci a instalaci.

Výpočet požadované kapacity tepelného čerpadla

Před zakoupením systému je důležité nejprve navrhnout a vypočítat potřebnou kapacitu zařízení. Výkon se počítá s ohledem na skutečnou potřebu tepla. Zohledňuje se spotřeba tepla, tepelné ztráty doma a přítomnost nebo nepřítomnost obvodu TUV.

Algoritmus výpočtu:

1. Vypočítáme celkovou plochu vytápěných místností.
2. Určujeme potřebné množství energie pro vytápění. Optimální ukazatel na 1 metr čtvereční je 0,07 kW.
3. K roztavení domu na metr čtvereční N potřebujete N * 0,07 kW.
4. Pro TUV k výslednému číslu přidejte dalších 15-20%, tj. N * 0,07 * 0,85 nebo N * 0,07 * 0,80.

Tento výpočet bude optimální pro místnosti se stropy nepřesahujícími výšku 2,7 m. Přesnější výpočty provedou odborníci během přípravy projektu.

Přípravné práce před uvedením do provozu

Příprava na montáž, připojení a uvedení do provozu tepelného čerpadla ze série voda-voda zahrnuje řadu standardních kroků, se kterými se dále seznámíme.

Výběr optimálního zdroje vody

Je třeba poznamenat, že ne každý otevřený zdroj nebo voda dobře vhodný pro hladký chod tepelného čerpadla.Kvalita vody hraje důležitou roli, ale filtry mohou pomoci vyřešit problém znečištění.

Je přípustné použít rybník nebo rybník umístěný v okruhu 100 metrů od budovy. Pokud takový zdroj neexistuje, je nutné vrtat vrty.

Výběr zdroje pro tepelné čerpadlo by se měl zaměřit na jednoduchost a náklady na použití. V případě nedaleké otevřené vodní nádrže je rozumnější ji používat

Chování otevřeného zdroje je předvídatelnější než podzemní voda, takže pokud je to možné, dává se přednost vodním útvarům.

Instalace tepelného systému pomocí studny

K instalaci systému pomocí tepelného čerpadla jsou zapotřebí dvě jamky. Jedna z jamek se nazývá debet. V něm je ponořeno speciální čerpadlo, pomocí kterého je odebrána voda pro následné zpracování v systému. Druhou jamkou je přijímací jamka. Do ní je vypuštěna chlazená voda.

Odtokové a napájecí studny musí být od sebe vzdáleny nejméně 15 metrů

Hloubka vrtu by neměla přesáhnout 50 metrů. Čím hlouběji je zdroj vody umístěn, tím silnější bude čerpadlo potřebovat k jeho zásobování, což zvýší množství spotřebované energie.

Debetní zařízení

Před dobře fungujícím debetem je důležité vědět, kolik vody dokáže produkovat a kolik tekutiny je potřeba k dodávání tepla do celé místnosti. Čím vyšší je teplota vody, tím méně bude potřeba pro vytápění.

Je důležité předem vypočítat objem V, který musí být na hodinu vytápěn ze studny, aby se místnost zahřála. Předpokládejme, že existuje čerpadlo, jehož tepelný výkon se rovná určitému počtu Q kW a spotřeba energie - číslo P kW Budete také muset zjistit teplotu podzemní vody (t1) a jejich teplota po výměna tepla (t2).

Potom vzorec pro výpočet množství vody potřebné za hodinu vypadá takto:

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

Je analyticky nemožné určit schopnost debetní jímky dodávat požadované množství vody, proto je testována. Do 3 dnů čerpadlo nepřetržitě čerpá vodu ze studny. Provede se tedy také kontrola přijímací jímky na schopnost přijímat požadované množství vody při vysokém zatížení.

Je důležité pochopit, že podzemní voda se chová nepředvídatelně, takže voda z vrtu se může časem zmenšit. Například příliv je pozorován na jaře a v zimě naopak voda klesá. Pokud není v studni dostatek vody, systém se automaticky vypne, nedochází k zahřívání.

Vlastnosti přijímací studny

Přijímací trubková studna je umístěna za podzemní vodou. Je analyticky nemožné určit, kterým směrem se voda pohybuje. Proto si v praxi vyberte libovolnou i debetní studnu a narazte na ni ponorný čerpadlo.

Pokud během provozu hladina vody neklesne, je volba provedena správně. Pokud hladina klesla a teplota vody klesla, musíte vyměnit studny - přenést ponorný pumpujte do jiné díry.

Vypouštěcí trubka do přijímací jímky musí být ponořena několik centimetrů do vody a nesmí dosáhnout dna. Pokud vypustíte odpadní kapalinu shora, povede to k zamokření vody. Trubková studna může přestat brát vodu a ucpat se.

Výsledek hrozí přetečení a v zimě možné námrazy. Nejlepší volbou pro přijímací zdroj je řeka nebo rybník. Pokud tyto objekty nejsou poblíž, je nutné vyvrtat jednu nebo více přijímacích jamek, aby se zajistilo proti přetečení.

Obrázek ukazuje příklad použití jedné i přijímací a debetní jamky

Je nemožné zjistit, zda studna přijme vodu, analyticky nebo testovací metodou. Praxe ukazuje, že drenážní studna může nepřetržitě absorbovat vodu po mnoho let a může dokonce selhat v jedné sezóně.

Existují technologie, které umožňují použití jedné i debetní a přijímací studny, ale tato metoda není účinná - provoz bude doprovázen obtížemi, případně snížením teploty vody, zamokřením a řadou dalších problémů.

Systém zařízení pomocí rybníka

Vybraný rybník by měl být dostatečně hluboký, aby spodní vrstvy vody nezamrzly během silných mrazů. V jižních oblastech je optimální hloubka asi 1 metr, v severních oblastech je vyžadován zdroj s hloubkou 3 nebo více metrů. Rovněž rybník musí být stabilní - kolísání hladiny vody a jeho snižování jsou nepřijatelné.

K nádrži jsou dva potrubí - debet a příjem. V přijímači je instalováno ponorné čerpadlo

Jako potrubí se doporučuje použít modely z PNDvyznačuje se trvanlivostí a spolehlivostí. Je důležité chránit potrubí před zamrznutím, jejich dodatečnou izolací a před průnikem.

Příprava domu na tepelné čerpadlo

Aby bylo možné s tepelným čerpadlem voda-voda spolupracovat, musí být v domě vybaven topný systém na bázi vody, který má podobu trubek, radiátorových baterií. Pro lepší izolaci podlahy a stěn je také možné instalovat topné trubky.

Pokud bude zařízení používáno k zásobování horkou vodou, musí mít dům sběrný systém. Aby čerpadlo fungovalo, musíte se připojit k elektrické síti s neomezeným výkonem.

Bez dalších opatření na zateplení domu (izolace venku, instalace dvoukomorových oken atd.) provoz tepelného čerpadla nedává smysl.

Odborníci doporučují dodatečnou instalaci ventilační systém s ohřívačem vzduchu. Freon používaný v zařízení je pro člověka škodlivý. Pokud je v systémové smyčce mikrofraktury, pak se plyn uvolní a tím vytlačí vzduch z místnosti. Chladivo může u člověka vyvolat zhoršení plicních onemocnění, astmatické záchvaty.

Tepelné čerpadlo je těžké zařízení, jeho hmotnost může dosáhnout tun (v závislosti na výkonu a velikosti), proto v některých případech, pro instalaci, musíte si postavit svůj vlastní základ, který není připojen k založení chaty.

Před instalací zařízení musíte vzít v úvahu přípustné rozměry místnosti a dodržovat vzdálenost ke stěnám uvedeným v pasu produktu.

Další vybavení

Volba další vybavení pro tepelné čerpadlo - odpovědný úkol, jehož řešení do značné míry určuje dlouhodobou službu topného systému jako celku a nepřítomnost provozních problémů.

Ponorné čerpadlo pro studny a rybníky

Pokud se tepelné čerpadlo v systému používá k zásobování horkou vodou, může zařízení s malou kapacitou snížit tlak v kohoutcích. Tento problém vyřeší výkonné čerpadlo, ale spotřebovává více energie. Minimální přípustný výkon během provozu FGP - 1 kW.

Existuje mnoho různých úprav. ponorný čerpadla.Volba se provádí s ohledem na tři kritéria:

• Množství tekutinypoužívá se k čerpání (čím více vody musíte přepravovat, tím vyšší by měl být výkon čerpadla).
• Hloubka (čím hlouběji je studna, tím větší by měla být kapacita zařízení);
• Průměr studny (tradičně preferují 4-palcové hřídele, protože vytvořily největší počet čerpadel, na rozdíl od 3-palcových).

Pro stanovení hloubky studny je nutné zajistit lano a spustit jej do šachty. Vlhká část lana bude označovat celou hloubku studny, suchá bude určovat vzdálenost od začátku vody k povrchu.

Čerpadlo je ponořeno do vrtu do hloubky stanovené výrobcem zařízení. Datový list obvykle udává, kolik metrů by mělo být mezi vodním zrcátkem a čerpadlem, dnem výstupu a čerpadlem

Pro doly mohou být vhodná jak univerzální čerpadla, tak i zařízení speciálně určená pro vrty. Pokud byl důl vyvinut profesionály, pak je méně ucpaný pískem, takže můžete bezpečně použít univerzální čerpadlo.

Čerpadla určená speciálně pro vrty jsou dražší, ale odvádějí skvělou práci s pískem a blátem, méně ucpávají. Univerzální jsou citlivé na vysoký obsah organických látek, musí být pravidelně čistěny od nečistot, v důsledku čehož se zkracuje jejich životnost.

Čerpadla s automatickým zařízením by měla být upřednostňována, protože když se motor přehřeje, nadměrné ucpání nebo nedostatek vody v studni, vypnou se samostatně, v důsledku čehož se motor nepřehřeje a nez selhává.

Podle principu účinku se rozlišují 2 typy ponorný čerpadla:

• Odstředivé.
• Vibrace.

Pro práci v studnách, které produkují vodu ve vápenci, jsou preferovány odstředivé hluboké modely. Jsou citlivé na vodu se zrny písku a jílové suspenze.

Pokud bude tepelné čerpadlo připojeno k otevřené nádrži, je lepší použít povrchové čerpací zařízení určené k čerpání špinavé vody nebo levné vibrační zařízení.

Interní tepelný výměník tepelného čerpadla

V tepelných čerpadlech se Freon během oběhu nemusí dostatečně ochladit, což vede k přehřátí kompresoru v důsledku nadměrné teploty výboje. Proto je důležité zlepšit chlazení látky, a tím snížit tlak v obvodech.

Pro všechna tepelná čerpadla existuje další problém - chladivo se může mísit s vodní parou. Pokud kapalina vnikne do kompresoru, může se to stát. vodní kladivo. V takovém případě musíte díl opravit nebo vyměnit. Voda se také může dostat do oleje a je obtížné ji odtud extrahovat.

Všechny výše uvedené problémy jsou vyřešeny instalací přechodného tepelného výměníku. Výměníky tepla se dodávají ve třech typech - otevřený typ, plášť a trubka a cívka.

Modifikace otevřeného typu neutralizuje kapalinu zachycenou ve freonu během oběhu, což minimalizuje pravděpodobnost vodní kladivo kompresor. Zařízení se vyznačuje vysokým výkonem s minimální spotřebou energie.

Při instalaci otevřeného tepelného výměníku je důležité správně zvolit velikost potrubí na kapalinu, aby bylo zajištěno stlačení minimálního tlaku

Správně vybrané trubky neutralizují možnost vroucí kapaliny. Současně musí mít ventil dostatečnou kapacitu, aby kapalina s nízkým tlakovým rozdílem mohla proniknout do zařízení.

Tepelný výměník typu plášť-trubka je prezentován ve formě uzavřeného designu. K výměně tepla dochází přes stěny potrubí a kapalina a chladivo v něm se nemísí, na rozdíl od otevřených, což poskytuje vysoký tlak pro cirkulaci páry a vzduchu.

Výměník tepla cívky je charakterizován přítomností regulátoru toku, který řídí tok tekutého freonu. Velikost zařízení závisí na výkonu tepelného čerpadla.Je nutné vybrat produkt s ohledem na funkčnost a dostupné množství. Je vhodné dát přednost skládacím modelům.

Filtry tepelného čerpadla

Voda ze studní nebo rybníků nepřichází v čisté formě. Může obsahovat písek, nečistoty, různé stopové prvky - železo, sirovodík, mangan, chlor, amoniak atd. Před vstupem do tepelného čerpadla musí být voda filtrována.

Nejprve je nutné odstranit velké látky - kameny, písek, nečistoty, bahno. K jejich odstranění z vody je nutná instalace hydrocyklón.

Hydrocyclone - zařízení potřebné pro úpravu hrubé vody. Musí být zvoleno s ohledem na výkon čerpadla

Dále je důležité instalovat filtry, které vylučují železo, sirovodík, mangan, amoniak. Tyto stopové prvky zkracují životnost zařízení a korodují jej.

Můžete použít filtry reverzní osmóza, změkčovadla, odstraňovače železa a jejich modifikace. Pro zajištění pitné vody by měly být také vybaveny uhlíkové filtry a UV sterilizátor, který ničí bakterie a viry.

Generátor napájení pro záložní napájení

Tepelná čerpadla fungují ze sítě, takže pokud dojde k výpadku proudu, zůstane dům bez vytápění. Je vhodné dodatečně zakoupit elektrický generátor pracující s hořlavými látkami.

Je důležité, aby generátor mohl generovat potřebný výkon pro provoz kompresoru čerpadla

Vlastnosti fungování takového tepelného čerpadla

Jednou za rok je nutné provést nezávislou vizuální kontrolu součástí čerpadla, dodržovat doporučení pro údržbu - včasně promazat součásti, sledovat správnou činnost zařízení při čerpání vody.

Některé typy zařízení vyžadují pravidelné kontroly (obvykle 1-2krát ročně) odborníky servisního střediska. Během inspekce uveďte:

• únik motorového oleje trhlinami v okruhu;
• kvalita příslušenství a vybavení;
• hladina tlaku v nádržích a obvodech;
• závady v elektrickém vedení.

Instalace tepelného čerpadla voda-voda by měla být svěřena vyškoleným odborníkům. Neúčinnost systému je nejčastěji spojena s nesprávnou instalací. Tepelné zařízení je vhodné pro provoz jak obyvateli jižních, tak severních oblastí.

Závěry a užitečné video na toto téma

Video představuje princip fungování a vlastnosti zařízení:

V důsledku toho můžeme dojít k závěru, že tepelné čerpadlo voda-voda je považováno za účinné zařízení šetrné k životnímu prostředí určené k vytápění domů do 150 metrů čtverečních. Pro uspořádání prostor větší plochy mohou být již zapotřebí poměrně komplikované technické průzkumy.

Pokud máte nějaké dotazy, když se seznamujete s poskytnutými informacemi, zeptejte se jich prosím do níže uvedeného pole. Těšíme se na vaše komentáře, dotazy k tématu, příběhy a fotografie týkající se výstavby mini-vodní elektrárny. Zajímá nás váš názor.