Bomba de calor agua-agua: dispositivo, principio de funcionamiento, reglas para organizar la calefacción en base

Para calentar y proporcionar agua caliente a casas privadas, es aconsejable utilizar una bomba de calor de agua y agua que funcione a partir de fuentes naturales: agua subterránea, ríos, embalses, etc. El sistema se caracteriza por la seguridad ambiental absoluta, no requiere gastos regulares en consumibles, por lo tanto, se está volviendo cada vez más popular.

Hablaremos sobre las opciones para un dispositivo de bomba de calor que utiliza la ecoenergía del agua para transmitirla a los sistemas de calefacción domésticos. Para los maestros hogareños curiosos, describimos los principios de operación de las opciones de dispositivos populares y la tecnología de construcción. Aquí descubrirá qué equipo se necesita para operar el sistema.

El principio de funcionamiento de la bomba de calor agua-agua

La bomba de calor encarnaba el principio del ciclo de Carnot. Consiste en el hecho de que una sustancia en movimiento en un sistema cerrado y cambia su estado agregado de líquido a gaseoso bajo la influencia de factores químicos, físicos o térmicos libera y absorbe una gran cantidad de energía térmica.

El papel de la sustancia de trabajo es un portador térmico: agua de un pozo o depósito.

Incluso en invierno, las temperaturas naturales a una cierta profundidad mantienen una temperatura positiva, por lo que se les puede extraer energía térmica durante todo el año.El único inconveniente de la instalación es el alto consumo de energía y la necesidad de comprar equipos adicionales.

El diagrama muestra la trayectoria de la circulación de agua y refrigerante. El sistema le permite recibir energía térmica, independientemente de la temporada.

Los elementos principales de una bomba de calor de agua a agua son:

• compresor
• vaporizador
• condensador
• válvula de inducción de expansión;
• sistema automático de monitoreo de indicadores;
• múltiples autopistas desde tuberías de cobre;
• sustancia de trabajo (refrigerante).

Usando una bomba especial, el agua fluye a través de las tuberías desde la fuente hasta la instalación térmica, luego de lo cual interactúa con el gas (freón) hirviendo a una temperatura de + 2-3 grados. El freón absorbe parte del calor del agua y es absorbido por el compresor, donde su temperatura aumenta durante la compresión.

El equipo de la bomba de calor ocupa mucho espacio, pero brinda la oportunidad de deshacerse de la dependencia comunitaria.

Luego, el refrigerante ingresa al condensador, después de lo cual la sustancia caliente calienta el agua a una temperatura predeterminada (de +40 a +80 grados), que se transporta a través de las tuberías del sistema de calefacción.

El agua fría ingresa al evaporador, luego se descarga en el pozo receptor. Después del paso del condensador, el refrigerante se vuelve líquido y se acumula en la parte inferior del elemento, luego a través del acelerador vuelve a su lugar original. Luego, el ciclo se repite.

¿Qué tener en cuenta al organizar dicho calentamiento?

Hay una gran cantidad de modificaciones diferentes de las bombas de calor diseñadas para habitaciones de cualquier propósito y tamaño, así como para trabajar en diferentes condiciones. El equipo está destinado a calentar casas con un área total de 50 a 150 metros cuadrados.

Punto de referencia número 1 - dureza del agua

La calidad del agua de un pozo o depósito juega un papel importante en la selección de equipos. No todos los modelos son capaces de funcionar en aguas duras que contienen grandes cantidades de manganeso y hierro.

Una alta concentración de estos elementos daña el sistema: la corrosión se forma en las tuberías más rápido, lo que conduce a una disminución en la eficiencia del equipo y su vida útil.

Por lo tanto, antes de comprar una bomba de calor, tome muestra de agua y haga su análisis para detectar la presencia de estos y otros oligoelementos: sulfuro de hidrógeno, amoníaco, cloro, etc. Por lo general, si la temperatura en el estanque excede los +13 grados, entonces con un mayor grado de probabilidad hay muchos iones de hierro y manganeso en el agua.

Por lo tanto, la bomba de calor agua-agua se selecciona teniendo en cuenta la dureza del agua. Hay sistemas cuyos elementos están más protegidos contra la corrosión, pero cuestan más.

Punto de referencia número 2 - modo de operación

La bomba de calor se puede utilizar como única fuente de calor o interactuar con otros sistemas. Por lo tanto, antes de elegir un modelo, es importante determinar en qué modo funcionará el dispositivo.

Hay dos tipos de funcionamiento del sistema:

• Monovalente Los dispositivos tienen una gran potencia, adecuados para calentar la casa.
• Bbivalente Los dispositivos menos productivos complementan los principales equipos de calefacción.

Para construir un sistema autónomo con la unidad principal de calentamiento de agua y agua, se necesita un tipo monovalente.

Punto de referencia 3 - potencia de la bomba

La potencia es un indicador importante al elegir una bomba de calor, ya que el rendimiento del sistema depende de ello. Cuanto mayor es la potencia, mayor es la eficiencia del equipo, pero también mayor es el consumo de energía.

El rendimiento de la bomba de calor agua-agua se selecciona en función de las necesidades reales

Al elegir un dispositivo con energía insuficiente, la eficiencia del sistema disminuirá si la pérdida de calor en el hogar excede la cantidad de energía suministrada por el sistema. La bomba de calor puede funcionar durante todo el día, pero no tendrá ningún efecto debido a la disminución de la temperatura del agua.

Cuando la pérdida de calor del edificio es menor que la transferencia de calor del sistema, la bomba generalmente arranca automáticamente durante varios minutos, calienta el agua a la temperatura establecida y la transporta a través del sistema. Luego se apaga hasta que la temperatura baja varios grados. Entonces el ciclo se repite.

Punto de referencia número 4: el funcional de un modelo en particular

Las bombas de calor pueden tener funciones adicionales, estas son:

• Sistema de control automático que le permite ajustar el microclima de la habitación al gusto. La administración generalmente se realiza mediante un control remoto.
• Función de calentamiento de agua para suministro de agua caliente.
• Carcasa insonorizada.
• La capacidad de conectarse a otros sistemas de calefacción, colectores solares, lo que hará que los equipos de calefacción sean completamente autónomos.

La duración del funcionamiento de las bombas de calor agua-agua suele superar los 30 años.

No menos importante al elegir el equipo, considere el costo de instalación e instalación.

Cálculo de la capacidad requerida de la bomba de calor.

Antes de comprar un sistema, es importante redactar primero y calcular la capacidad necesaria del equipo. El rendimiento se calcula teniendo en cuenta la demanda de calor real. Se tienen en cuenta el consumo de calor, la pérdida de calor en el hogar y la presencia o ausencia de un circuito. ACS.

Algoritmo de Cálculo:

1. Calculamos el área total de las habitaciones con calefacción.
2. Determinamos la cantidad de energía necesaria para la calefacción. El indicador óptimo por 1 metro cuadrado es 0.07 kW.
3. Para derretir una casa en N metros cuadrados, necesita N * 0.07 kW.
4. Para ACS al número resultante agregue un 15-20% adicional, es decir, N * 0.07 * 0.85 o N * 0.07 * 0.80.

Este cálculo será óptimo para habitaciones con techos que no excedan una altura de 2.7 m. Los especialistas harán cálculos más precisos durante la preparación del proyecto.

Trabajo preparatorio antes de la operación.

La preparación para el montaje, la conexión y la puesta en marcha de una bomba de calor de la serie agua-agua incluye una serie de pasos estándar, con los que nos familiarizaremos más.

Elegir la fuente de agua óptima

Cabe señalar que no todas las fuentes abiertas o pozo de agua adecuado para el buen funcionamiento de la bomba de calor.La calidad del agua juega un papel importante, pero los filtros pueden ayudar a resolver el problema de la contaminación.

Está permitido usar un estanque o estanque ubicado dentro de un radio de 100 metros del edificio. Si no existe tal fuente, entonces se hace necesario perforar pozos.

La elección de la fuente de la bomba de calor debe centrarse en la simplicidad y el costo de uso. En el caso de un depósito de agua abierto cercano, es más razonable usarlo

El comportamiento de código abierto es más predecible que el agua subterránea, por lo que, si es posible, se da preferencia a los cuerpos de agua.

Instalación de un sistema térmico utilizando un pozo.

Para instalar el sistema usando una bomba de calor, se necesitan dos pozos. Uno de los pozos se llama débito. Es allí donde se sumerge una bomba especial, con la ayuda de la cual se toma agua para su posterior procesamiento en el sistema. El segundo pozo es el pozo receptor. El agua fría se drena en ella.

Los pozos de drenaje y suministro deben estar separados por al menos 15 metros

La profundidad del pozo de débito no debe exceder los 50 metros. Cuanto más profunda se encuentre la fuente de agua, más poderosa será la bomba necesaria para suministrarla, lo que aumentará la cantidad de energía consumida.

Dispositivo de débito

Antes de operar un pozo de débito, es importante saber cuánta agua puede producir y cuánto líquido se necesita para proporcionar calor a toda la habitación. Cuanto mayor sea la temperatura del agua, menos se necesitará para calentar.

Es importante calcular previamente el volumen V, que deben bombearse fuera del pozo durante una hora para calentar la habitación. Supongamos que hay una bomba cuya salida de calor es igual a un cierto número Q kW y consumo de energía: el número P kW También debe averiguar la temperatura del agua subterránea (t1) y su temperatura después intercambio de calor (t2).

Entonces la fórmula para calcular la cantidad de agua necesaria por hora se ve así:

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

Es analíticamente imposible determinar la capacidad de un pozo de débito para entregar la cantidad requerida de agua, por lo tanto, se prueba. En 3 días, la bomba bombea ininterrumpidamente agua del pozo. Por lo tanto, también se verifica en el pozo receptor la capacidad de recibir la cantidad requerida de agua a alta carga.

Es importante comprender que el agua subterránea se comporta de manera impredecible, por lo que el agua de un pozo de débito puede reducirse con el tiempo. Por ejemplo, las mareas se observan en primavera y en invierno, por el contrario, el agua disminuye. Si no hay suficiente agua en el pozo, el sistema se apaga automáticamente, no se produce calentamiento.

Características del pozo receptor

El pozo tubular receptor está ubicado aguas abajo del agua subterránea. Es analíticamente imposible determinar en qué dirección se mueve el agua. Por lo tanto, en la práctica, elija un pozo arbitrario como un pozo de débito e instálelo sumergible la bomba.

Si durante el funcionamiento del sistema el nivel del agua no baja, entonces la elección se realiza correctamente. Si el nivel ha bajado y la temperatura del agua ha bajado, entonces debe cambiar los pozos: transferir sumergible bombear a otro agujero.

La tubería de drenaje en el pozo receptor debe sumergirse varios centímetros en agua, sin llegar al fondo. Si descarga el líquido residual desde arriba, esto provocará un anegamiento. El pozo tubular puede dejar de tomar agua y obstruirse.

El resultado amenaza el desbordamiento y, en invierno, la posible formación de hielo. La mejor opción para una fuente receptora es un río o estanque. Si estos objetos no están cerca, entonces es necesario perforar uno o más pozos receptores para asegurarse contra el desbordamiento.

La figura muestra un ejemplo del uso de un pozo como pozo de recepción y débito

Es imposible averiguar si un pozo recibirá agua, ya sea analíticamente o mediante un método de prueba. La práctica muestra que un pozo de drenaje puede absorber agua continuamente durante muchos años e incluso puede fallar en una temporada.

Existen tecnologías que permiten usar uno bien como débito y recibir bien, pero este método no es efectivo: la operación irá acompañada de dificultades, posiblemente disminuyendo la temperatura del agua, el anegamiento y una serie de otros problemas.

Sistema de dispositivo con estanque

El estanque seleccionado debe ser lo suficientemente profundo para que las capas inferiores de agua no se congelen durante las heladas severas. En las regiones del sur, la profundidad óptima es de aproximadamente 1 metro, en las regiones del norte se requiere una fuente con una profundidad de 3 metros o más. Además, el estanque debe ser estable: las fluctuaciones en el nivel del agua y su reducción son inaceptables.

Hay dos tuberías para el depósito: débito y recepción. La bomba sumergible está instalada en el receptor

Como tuberías, se recomienda utilizar modelos de PNDcaracterizado por durabilidad y confiabilidad. Es importante proteger las tuberías de la congelación, aislándolas adicionalmente y de los avances.

Preparando una casa para una bomba de calor

Para interactuar con la bomba de calor agua-agua, se debe equipar un sistema de calefacción a base de agua en la casa, presentado en forma de tuberías, baterías de radiadores. Para un mejor aislamiento en el piso y las paredes, también está permitido instalar tuberías de calefacción.

Si el equipo se utilizará para suministrar agua caliente, entonces la casa debe tener un sistema de recolección. Para que la bomba funcione, debe conectarse a una red eléctrica con energía ilimitada.

Sin medidas adicionales para el aislamiento térmico de la casa (aislamiento exterior, instalación de ventanas de doble cámara, etc.) el funcionamiento de la bomba de calor no tiene sentido.

Los expertos recomiendan instalar adicionalmente sistema de ventilación con mecanismo de calentamiento de aire. El freón utilizado en el equipo es perjudicial para los humanos. Si en el bucle del sistema ocurre microfracturas, luego se libera el gas y, por lo tanto, desplaza el aire de la habitación. El refrigerante puede causar una exacerbación de enfermedades pulmonares en una persona, ataques de asma.

La bomba de calor es un equipo pesado, su peso puede alcanzar toneladas (dependiendo de la potencia y el tamaño), por lo tanto, en algunos casos, para instalarla, debe construir su propia base, no conectada a la base de la cabaña.

Antes de instalar el equipo, debe tener en cuenta las dimensiones permitidas de la sala, mantener la distancia a las paredes indicadas en el pasaporte del producto.

Equipo adicional

La eleccion equipo adicional para la bomba de calor - una tarea responsable, cuya solución determina en gran medida el servicio a largo plazo del sistema de calefacción en su conjunto y la ausencia de problemas de funcionamiento.

Sumergible bomba para pozos y estanques

Si la bomba de calor del sistema se usa para suministrar agua caliente, un dispositivo con una capacidad pequeña puede reducir la presión en los grifos. Una bomba potente resolverá este problema, pero consume más energía. Potencia mínima permitida durante la operación FGP - 1 kW.

Hay muchas modificaciones diferentes. sumergible BombasLa elección se realiza teniendo en cuenta tres criterios:

• Cantidad de fluidousado para bombear (cuanto más agua tenga que transportar, mayor será la potencia de la bomba).
• Bien la profundidad (cuanto más profundo sea el pozo, mayor será la capacidad del equipo);
• Diámetro del pozo (tradicionalmente prefieren ejes de 4 pulgadas, ya que crearon la mayor cantidad de bombas, a diferencia de 3 pulgadas).

Para determinar la profundidad del pozo, es necesario asegurar la carga en la cuerda y bajarla al eje. La parte húmeda de la cuerda indicará la profundidad total del pozo, el seco determinará la distancia desde el comienzo del agua hasta la superficie.

La bomba se sumerge en el pozo a una profundidad especificada por el fabricante del dispositivo. Típicamente, la hoja de datos indica cuántos metros deben estar entre el espejo de agua y la bomba, la parte inferior de la salida y la bomba.

Tanto las bombas universales como los equipos especialmente diseñados para pozos pueden ser adecuados para minas. Si la mina fue desarrollada por profesionales, entonces está menos obstruida con arena, por lo que puede usar con seguridad una bomba universal.

Las bombas diseñadas específicamente para perforaciones son más caras, pero hacen un gran trabajo con arena y barro, menos obstrucción. Universal son sensibles a un alto contenido de compuestos orgánicos, deben limpiarse regularmente de la suciedad, como resultado de lo cual se reduce su vida útil.

Se deben preferir las bombas con equipo automático, ya que cuando el motor se sobrecalienta, se obstruye excesivamente o falta de agua en el pozo, se apaga de manera independiente, como resultado de lo cual el motor no se sobrecalienta y no falla.

De acuerdo con el principio de acción, se distinguen 2 tipos sumergible bombas:

• Centrífuga.
• Vibrante

Para el trabajo en pozos que producen agua en piedra caliza, son preferibles los modelos centrífugos profundos. Son sensibles al agua con granos de arena y suspensión de arcilla.

Si la bomba de calor se conectará a un depósito abierto, es mejor usar un equipo de bombeo de superficie diseñado para bombear agua sucia o un dispositivo de vibración económico.

Intercambiador de calor intermedio de bomba de calor

En las bombas de calor, durante la circulación, el freón puede no enfriarse lo suficiente, lo que conduce al sobrecalentamiento del compresor como resultado de una temperatura de descarga excesiva. Por lo tanto, es importante mejorar el enfriamiento de la sustancia, reduciendo así la presión en los circuitos.

Hay otro problema común a todas las bombas de calor: el refrigerante puede mezclarse con vapor de agua. Si entra líquido en el compresor, puede suceder. martillo de agua. En este caso, debe reparar o reemplazar la pieza. Además, el agua puede entrar en el aceite y es difícil extraerlo de allí.

Todos los problemas anteriores se resuelven instalando un intercambiador de calor intermedio. Los intercambiadores de calor vienen en tres tipos: tipo abierto, carcasa y tubo y bobina.

La modificación del tipo abierto neutraliza el líquido atrapado en el freón durante la circulación, lo que minimiza la probabilidad martillo de agua compresor El dispositivo se caracteriza por un alto rendimiento con un consumo mínimo de energía.

Al instalar un intercambiador de calor de tipo abierto, es importante seleccionar correctamente el tamaño de la tubería de líquido para garantizar una compresión de presión mínima

Las tuberías seleccionadas correctamente neutralizarán la posibilidad de hervir líquido. Al mismo tiempo, la válvula debe tener capacidad suficiente para que el líquido a una baja diferencia de presión pueda penetrar en el dispositivo.

El intercambiador de calor de carcasa y tubo se presenta en forma de diseño cerrado. El intercambio de calor ocurre a través de las paredes de las tuberías, y el líquido y el refrigerante que contiene no se mezclan, a diferencia de lo abierto, lo que proporciona una alta presión para la circulación de vapor y aire.

El intercambiador de calor de la bobina se caracteriza por la presencia de un controlador de flujo que controla el flujo de freón líquido. El tamaño del dispositivo depende de la potencia de la bomba de calor.Es necesario elegir un producto, teniendo en cuenta la funcionalidad y la cantidad disponible. Es aconsejable dar preferencia a los modelos plegables.

Filtros de bomba de calor

El agua de pozos o estanques no viene en forma pura. Puede contener arena, suciedad, diversos oligoelementos: hierro, sulfuro de hidrógeno, manganeso, cloro, amoníaco, etc. Antes de ingresar a la bomba de calor, el agua debe filtrarse.

En primer lugar, es necesario eliminar sustancias grandes: piedras, arena, tierra, limo. Para sacarlos del agua, se requiere instalación hidrociclón.

Hidrociclón: un dispositivo requerido para el tratamiento de aguas turbulentas. Debe seleccionarse teniendo en cuenta la potencia de la bomba.

A continuación, es importante instalar filtros que eliminen el hierro, el sulfuro de hidrógeno, el manganeso y el amoníaco. Estos oligoelementos acortan la vida útil del equipo y lo corroen.

Puedes usar filtros ósmosis inversaablandadores removedores de hierro y sus modificaciones. Para garantizar el consumo de agua caliente, también se deben equipar filtros de carbón y un esterilizador UV que destruya las bacterias y los virus.

Generador de energía para energía de respaldo

Las bombas de calor funcionan desde la red eléctrica, por lo que si se produce un corte de energía, la casa permanecerá sin calefacción. También es recomendable comprar un generador eléctrico que funcione con sustancias combustibles.

Es importante que el generador pueda generar la energía necesaria para operar el compresor de la bomba.

Características del funcionamiento de dicha bomba de calor.

Una vez al año, es necesario realizar una inspección visual independiente de los componentes de la bomba, seguir las recomendaciones de mantenimiento: lubricar las piezas a tiempo, controlar el funcionamiento correcto del dispositivo al bombear agua.

Algunos tipos de equipos requieren inspección periódica (generalmente 1-2 veces al año) por parte de especialistas del centro de servicio. Durante la inspección, identifique:

• fuga de aceite del motor a través de grietas en el circuito;
• calidad de accesorios y accesorios;
• nivel de presión en tanques y circuitos;
• mal funcionamiento en el cableado de alimentación.

La instalación de una bomba de calor de agua a agua debe confiarse a especialistas capacitados. La ineficiencia del sistema se asocia con mayor frecuencia con una instalación incorrecta. El equipo térmico es adecuado para la operación de los residentes de las regiones del sur y del norte.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

El video presenta el principio de funcionamiento y las características del dispositivo:

Como resultado, podemos concluir que la bomba de calor de agua a agua se considera un equipo eficiente y ecológico diseñado para calentar hogares de hasta 150 metros cuadrados. Para la disposición de las instalaciones de un área más grande, ya pueden ser necesarias encuestas de ingeniería bastante complicadas.

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