Pompa ciepła woda-woda: urządzenie, zasada działania, zasady ustawiania ogrzewania na jego podstawie

Do ogrzewania i dostarczania ciepłej wody do domów prywatnych zaleca się stosowanie pompy ciepła woda-woda, która działa ze źródeł naturalnych - wody gruntowe, rzeki, zbiorniki itp. System charakteryzuje się absolutnym bezpieczeństwem środowiskowym, nie wymaga regularnych wydatków na materiały eksploatacyjne, dlatego staje się coraz bardziej popularny.

Porozmawiamy o opcjach urządzenia pompy ciepła, które wykorzystuje ekoenergię wody do przekazywania jej do domowych systemów grzewczych. Dla ciekawskich mistrzów domu opisaliśmy zasady działania popularnych opcji urządzeń i technologii budowy. Tutaj dowiesz się, jaki sprzęt jest potrzebny do obsługi systemu.

Zasada działania pompy ciepła woda-woda

Pompa ciepła zawierała zasadę cyklu Carnota. Polega ona na tym, że poruszająca się substancja w układzie zamkniętym i zmienia swój stan skupienia z ciekłego na gazowy pod wpływem czynników chemicznych, fizycznych lub termicznych uwalnia i pochłania ogromną ilość energii cieplnej.

Rolą substancji roboczej jest nośnik termiczny - woda ze studni lub zbiornika.

Nawet zimą naturalne temperatury na pewnej głębokości utrzymują temperaturę dodatnią, więc można z nich pozyskiwać energię cieplną przez cały rok.Jedyną wadą instalacji jest wysoki pobór mocy i konieczność zakupu dodatkowego sprzętu.

Wykres pokazuje trajektorię obiegu wody i czynnika chłodniczego. System pozwala otrzymywać energię cieplną, niezależnie od pory roku

Główne elementy pompy ciepła woda-woda to:

• kompresor
• waporyzator;
• kondensator;
• zawór rozprężny;
• automatyczny system monitorowania wskaźników;
• wiele autostrad z rur miedzianych;
• substancja robocza (czynnik chłodniczy).

Za pomocą specjalnej pompy woda przepływa przez rury od źródła do instalacji termicznej, po czym wchodzi w interakcje z gazem (freonem) wrzącym w temperaturze + 2-3 stopni. Freon pochłania część ciepła wody i jest pochłaniany przez sprężarkę, gdzie jego temperatura wzrasta podczas sprężania.

Urządzenia z pompą ciepła zajmują dużo miejsca, ale dają możliwość pozbycia się uzależnienia od społeczności

Następnie czynnik chłodniczy dostaje się do skraplacza, po czym gorąca substancja podgrzewa wodę do określonej temperatury (od +40 do +80 stopni), która jest transportowana przez rury systemu grzewczego.

Schłodzona woda dostaje się do parownika, a następnie wypływa do studni odbiorczej. Po przejściu przez skraplacz czynnik chłodniczy staje się płynny i zbiera się na dnie elementu, a następnie przez przepustnicę powraca do pierwotnego miejsca. Następnie cykl się powtarza.

Na co zwrócić uwagę, organizując takie ogrzewanie?

Istnieje wiele różnych modyfikacji pomp ciepła przeznaczonych do pomieszczeń o dowolnym celu i wielkości, a także pracujących w różnych warunkach. Sprzęt przeznaczony jest do ogrzewania domów o łącznej powierzchni od 50 do 150 metrów kwadratowych.

Punkt orientacyjny nr 1 - twardość wody

Jakość wody w studni lub zbiorniku odgrywa ważną rolę w doborze sprzętu. Nie wszystkie modele są przystosowane do pracy na twardej wodzie zawierającej duże ilości manganu i żelaza.

Wysokie stężenie tych pierwiastków niszczy system - korozja szybciej powstaje na rurach, co prowadzi do zmniejszenia wydajności sprzętu i jego żywotności.

Dlatego przed zakupem pompy ciepła weź próbka wody i wykonaj jego analizę pod kątem obecności tych i innych pierwiastków śladowych - siarkowodoru, amoniaku, chloru itp. Zwykle, jeśli temperatura w stawie przekracza + 13 stopni, to z większym prawdopodobieństwem w wodzie jest dużo jonów żelaza i manganu.

Dlatego pompa ciepła woda-woda jest wybierana z uwzględnieniem twardości wody. Istnieją systemy, których elementy są najbardziej chronione przed korozją, ale kosztują więcej.

Punkt orientacyjny nr 2 - tryb działania

Pompa ciepła może być używana jako jedyne źródło ciepła lub może współpracować z innymi systemami. Dlatego przed wyborem modelu ważne jest ustalenie, w jakim trybie urządzenie będzie działać.

Istnieją dwa rodzaje funkcjonowania systemu:

• Monowalentny. Urządzenia mają dużą moc, odpowiednie do ogrzewania domu.
• B.dwuwartościowy. Mniej produktywne urządzenia uzupełniają główny sprzęt grzewczy.

Aby zbudować autonomiczny system z głównym urządzeniem do podgrzewania wody i wody, potrzebny jest typ monowalentny.

Punkt odniesienia 3 - moc pompy

Moc jest ważnym wskaźnikiem przy wyborze pompy ciepła, ponieważ od tego zależy wydajność systemu. Im wyższa moc, tym wyższa wydajność urządzenia, ale także większe zużycie energii.

Wydajność pompy ciepła woda-woda dobierana jest na podstawie rzeczywistych potrzeb

Wybierając urządzenie o niewystarczającej mocy, wydajność systemu spadnie, jeśli straty ciepła w domu przekroczą ilość energii dostarczanej przez system. Pompa ciepła może pracować przez całą dobę, ale nie będzie to miało żadnego wpływu z powodu obniżenia temperatury wody.

Kiedy straty ciepła w budynku są niższe niż przenoszenie ciepła przez system, pompa zwykle uruchamia się automatycznie na kilka minut, podgrzewa wodę do ustawionej temperatury i transportuje ją przez system. Następnie wyłącza się, aż temperatura spadnie o kilka stopni. Następnie cykl się powtarza.

Punkt orientacyjny 4 - funkcjonalność konkretnego modelu

Pompy ciepła mogą mieć dodatkowe funkcje, są to:

• Automatyczny system kontroli, który pozwala dostosować mikroklimat pomieszczenia do smaku. Zarządzanie zwykle odbywa się za pomocą pilota.
• Funkcja wody grzewczej do dostarczania ciepłej wody.
• Dźwiękoszczelna obudowa.
• Możliwość podłączenia do innych systemów grzewczych, kolektorów słonecznych, które sprawią, że urządzenia grzewcze będą całkowicie autonomiczne.

Czas działania pomp ciepła woda-woda zwykle przekracza 30 lat.

Nie mniej ważne przy wyborze sprzętu należy wziąć pod uwagę koszt instalacji i instalacji.

Obliczanie wymaganej wydajności pompy ciepła

Przed zakupem systemu ważne jest, aby najpierw sporządzić szkic i obliczyć niezbędną pojemność sprzętu. Wydajność jest obliczana z uwzględnieniem rzeczywistego zapotrzebowania na ciepło. Bierze się pod uwagę zużycie ciepła, straty ciepła w domu oraz obecność lub brak obwodu CWU.

Algorytm obliczeniowy:

1. Obliczamy całkowitą powierzchnię ogrzewanych pomieszczeń.
2. Określamy niezbędną ilość energii do ogrzewania. Optymalny wskaźnik na 1 metr kwadratowy wynosi 0,07 kW.
3. Aby stopić dom na N metrach kwadratowych, potrzebujesz N * 0,07 kW.
4. Dla CWU do uzyskanej liczby dodaj dodatkowe 15-20%, czyli N * 0,07 * 0,85 lub N * 0,07 * 0,80.

Obliczenia te będą optymalne dla pomieszczeń z sufitami nieprzekraczającymi 2,7 m. Dokładniejsze obliczenia zostaną wykonane przez specjalistów podczas przygotowywania projektu.

Prace przygotowawcze przed operacją

Przygotowanie do montażu, podłączenia i uruchomienia pompy ciepła z serii woda-woda obejmuje szereg standardowych kroków, z którymi będziemy się dalej zapoznawać.

Wybór optymalnego źródła wody

Należy zauważyć, że nie każde oprogramowanie typu open source lub studnia nadaje się do płynnej pracy pompy ciepła.Jakość wody odgrywa ważną rolę, ale filtry mogą pomóc rozwiązać problem zanieczyszczenia.

Dozwolone jest korzystanie ze stawu lub stawu w promieniu 100 metrów od budynku. Jeśli nie ma takiego źródła, konieczne jest wywiercenie studni.

Wybór źródła dla pompy ciepła powinien koncentrować się na prostocie i koszcie użytkowania. W przypadku pobliskiego otwartego zbiornika wodnego rozsądniej jest go używać

Zachowanie otwartego źródła jest bardziej przewidywalne niż wody gruntowe, więc jeśli to możliwe, preferowane są zbiorniki wodne.

Instalacja systemu cieplnego za pomocą studni

Aby zainstalować system za pomocą pompy ciepła, potrzebne są dwie studnie. Jedna ze studni nazywa się debetem. To w nim zanurzona jest specjalna pompa, za pomocą której pobierana jest woda do dalszej obróbki w systemie. Druga studnia to studnia odbiorcza. Schłodzona woda jest spuszczana do niego.

Studzienki drenażowe i doprowadzające muszą znajdować się w odległości co najmniej 15 metrów

Głębokość studni debetowej nie powinna przekraczać 50 metrów. Im głębiej znajduje się źródło wody, tym mocniejsza będzie pompa, która będzie go potrzebować, co zwiększy ilość zużywanej energii.

Urządzenie dobrze obciążające

Przed dobrym uruchomieniem debetu ważne jest, aby wiedzieć, ile wody może wyprodukować i ile płynu potrzeba do zapewnienia ciepła w całym pomieszczeniu. Im wyższa temperatura wody, tym mniej będzie ona potrzebna do ogrzewania.

Ważne jest, aby wstępnie obliczyć objętość V., które należy wypompować ze studni na godzinę, aby ogrzać pomieszczenie. Załóżmy, że istnieje pompa, której moc cieplna jest równa określonej liczbie Q kW, a zużycie energii - liczba P. kW Będziesz także musiał dowiedzieć się o temperaturze wód gruntowych (t1) i ich temperatura po wymiana ciepła (t2).

Następnie wzór do obliczania ilości potrzebnej wody na godzinę wygląda następująco:

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

Analitycznie niemożliwe jest określenie zdolności studni debetowej do dostarczenia wymaganej ilości wody, dlatego jest ona testowana. W ciągu 3 dni pompa nieprzerwanie pompuje wodę ze studni. W ten sposób przeprowadzana jest również kontrola studni odbiorczej pod kątem zdolności do pobrania wymaganej ilości wody przy dużym obciążeniu.

Ważne jest, aby zrozumieć, że wody gruntowe zachowują się nieprzewidywalnie, więc woda ze studni debetowej może z czasem ulec zmniejszeniu. Na przykład przypływy obserwuje się wiosną, a zimą wręcz przeciwnie, woda spada. Jeśli w studni nie ma wystarczającej ilości wody, system automatycznie się wyłącza, ogrzewanie nie następuje.

Funkcje odbioru dobrze

Odbierająca studnia rurowa znajduje się za wodami gruntowymi. Analitycznie niemożliwe jest określenie, w którym kierunku porusza się woda. Dlatego w praktyce wybierz dowolną studnię jako studnię debetową i wpadnij na nią zanurzalny pompa.

Jeśli podczas pracy systemu poziom wody nie spadnie, wówczas wybór zostanie dokonany poprawnie. Jeśli poziom spadł, a temperatura wody spadła, musisz zamienić studnie - przenieść zanurzalny wpompować do innego otworu.

Rurkę spustową do studni odbiorczej należy zanurzyć kilka centymetrów w wodzie, nie sięgając dna. Jeśli zrzucisz zużyty płyn z góry, doprowadzi to do zalania. Studzienka kanalikowa może przestać pobierać wodę i zatkać się.

Wynik grozi przepełnieniem, a zimą możliwym oblodzeniem. Najlepszą opcją dla źródła odbiorczego jest rzeka lub staw. Jeśli obiektów tych nie ma w pobliżu, konieczne jest wywiercenie jednego lub więcej otworów odbiorczych w celu zabezpieczenia przed przelaniem.

Rysunek pokazuje przykład użycia jednej studni jako studni odbiorczej i debetowej

Niemożliwe jest ustalenie, czy do studni trafi woda, zarówno analitycznie, jak i testowo. Praktyka pokazuje, że studnia może stale wchłaniać wodę przez wiele lat, a może nawet zawieść w ciągu jednego sezonu.

Istnieją technologie, które pozwalają na korzystanie z jednej studni jako studni debetowej i odbiorczej, ale ta metoda nie jest skuteczna - operacji będą towarzyszyć trudności, możliwe obniżenie temperatury wody, zalanie i wiele innych problemów.

System urządzeń za pomocą stawu

Wybrany staw powinien być na tyle głęboki, aby dolne warstwy wody nie zamarzały podczas silnych mrozów. W regionach południowych optymalna głębokość wynosi około 1 metra, w regionach północnych wymagane jest źródło o głębokości 3 metrów lub więcej. Ponadto staw musi być stabilny - wahania poziomu wody i jej redukcja są niedopuszczalne.

Do zbiornika prowadzą dwa rurociągi - debetowy i odbiorczy. Pompa głębinowa jest zainstalowana w odbiorniku

Jako rury zaleca się stosowanie modeli z PNDcharakteryzuje się trwałością i niezawodnością. Ważne jest, aby chronić rury przed zamarzaniem, dodatkowo je izolując i przed przełomami.

Przygotowanie domu na pompę ciepła

Aby współdziałać z pompą ciepła woda-woda, w domu musi być zainstalowany wodny system grzewczy, przedstawiony w postaci rur, baterii grzejnikowych. Aby uzyskać lepszą izolację w podłodze i ścianach, dopuszczalne jest również instalowanie rur grzewczych.

Jeśli sprzęt będzie używany do dostarczania ciepłej wody, dom musi mieć system zbierania. Aby pompa działała, musisz podłączyć się do sieci elektrycznej o nieograniczonej mocy.

Bez dodatkowych środków na izolację termiczną domu (izolacja na zewnątrz, instalacja okien dwukomorowych itp.) Działanie pompy ciepła nie ma sensu.

Eksperci zalecają dodatkowo instalację system wentylacji z mechanizmem podgrzewania powietrza. Freon użyty w sprzęcie jest szkodliwy dla ludzi. Jeśli występuje w pętli systemowej mikrozłamania, następnie gaz jest uwalniany i wypiera powietrze z pomieszczenia. Czynnik chłodniczy może powodować zaostrzenie chorób płuc u osoby, ataki astmy.

Pompa ciepła jest ciężkim sprzętem, jej waga może osiągnąć ton (w zależności od mocy i wielkości), dlatego w niektórych przypadkach, aby ją zainstalować, musisz zbudować własny fundament, niepołączony z fundamentem domku.

Przed zainstalowaniem sprzętu należy wziąć pod uwagę dopuszczalne wymiary pomieszczenia, zachować odległość do ścian wskazaną w paszporcie produktu.

Dodatkowe wyposażenie

Wybór dodatkowe wyposażenie dla pompy ciepła - odpowiedzialne zadanie, którego rozwiązanie w dużej mierze determinuje długoterminową obsługę systemu grzewczego jako całości i brak problemów w działaniu.

Zanurzalny pompa do studni i stawów

Jeśli pompa ciepła w systemie jest używana do dostarczania ciepłej wody, urządzenie o małej pojemności może obniżyć ciśnienie w kranach. Potężna pompa rozwiąże ten problem, ale zużywa więcej energii. Minimalna dopuszczalna moc podczas pracy FGP - 1 kW.

Istnieje wiele różnych modyfikacji. zanurzalny pompyWyboru dokonuje się z uwzględnieniem trzech kryteriów, są to:

• Ilość płynuużywane do pompowania (im więcej wody trzeba przetransportować, tym wyższa powinna być moc pompy).
• Głębokość studni (im głębsza studnia, tym większa powinna być pojemność sprzętu);
• Średnica studni (tradycyjnie wolą 4-calowe wały, ponieważ stworzyli największą liczbę pomp, w przeciwieństwie do 3-calowych).

Aby określić głębokość studni, konieczne jest zabezpieczenie ładunku na linie i opuszczenie go do szybu. Mokra część liny wskaże pełną głębokość studni, sucha określi odległość od początku wody do powierzchni.

Pompa zanurzona jest w odwiercie na głębokość określoną przez producenta urządzenia. Zazwyczaj arkusz danych wskazuje, ile metrów powinno znajdować się między lustrem wody a pompą, dolną częścią wyjścia i pompą

Zarówno uniwersalne pompy, jak i urządzenia specjalnie zaprojektowane do studni mogą być odpowiednie dla kopalni. Jeśli kopalnia została opracowana przez profesjonalistów, jest mniej zatkana piaskiem, dzięki czemu można bezpiecznie używać uniwersalnej pompy.

Pompy zaprojektowane specjalnie do otworów wiertniczych są droższe, ale świetnie sobie radzą z piaskiem i błotem, mniej zatykają się. Uniwersalne są wrażliwe na wysoką zawartość substancji organicznych, muszą być regularnie czyszczone z brudu, w wyniku czego ich życie jest krótsze.

Pompy z automatycznym wyposażeniem powinny być preferowane, ponieważ gdy silnik przegrzewa się, nadmierne zatkanie lub brak wody w studni, wyłączają się niezależnie, w wyniku czego silnik się nie przegrzewa i nie ulega awarii.

Zgodnie z zasadą działania rozróżnia się 2 typy zanurzalny pompy:

• Odśrodkowe.
• Wibruje

Do pracy w studniach wytwarzających wodę z wapienia preferowane są modele odśrodkowe głębokie. Są wrażliwe na wodę z ziarnami piasku i zawiesiny gliny.

Jeśli pompa ciepła zostanie podłączona do otwartego zbiornika, lepiej jest użyć sprzętu do pompowania powierzchniowego przeznaczonego do pompowania brudnej wody lub niedrogiego urządzenia wibrującego.

Pośredni wymiennik ciepła z pompą ciepła

W pompach ciepła podczas cyrkulacji freon może nie wystarczająco chłodzić, co prowadzi do przegrzania sprężarki w wyniku nadmiernej temperatury tłoczenia. Dlatego ważne jest, aby poprawić chłodzenie substancji, obniżając w ten sposób ciśnienie w obwodach.

Istnieje inny problem wspólny dla wszystkich pomp ciepła - czynnik chłodniczy może mieszać się z parą wodną. Jeśli ciecz dostanie się do sprężarki, może się zdarzyć. młot wodny. W takim przypadku musisz naprawić lub wymienić część. Ponadto woda może dostać się do oleju i trudno go stąd wydobyć.

Wszystkie powyższe problemy rozwiązuje się, instalując pośredni wymiennik ciepła. Wymienniki ciepła występują w trzech typach - otwartym, płaszczowo-rurowym i cewkowym.

Modyfikacja typu otwartego neutralizuje ciecz uwięzioną w freonie podczas krążenia, co minimalizuje prawdopodobieństwo młot wodny kompresor Urządzenie charakteryzuje się wysoką wydajnością przy minimalnym zużyciu energii.

Podczas instalowania wymiennika ciepła typu otwartego ważne jest, aby właściwie dobrać rozmiar rury z cieczą, aby zapewnić minimalne ciśnienie sprężania

Właściwie dobrane rury zneutralizują możliwość wrzenia cieczy. Jednocześnie zawór musi mieć wystarczającą pojemność, aby ciecz o niskiej różnicy ciśnień mogła przedostać się do urządzenia.

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła ma formę zamkniętą. Wymiana ciepła zachodzi przez ściany rur, a płyn i czynnik chłodniczy w nim nie mieszają się, w przeciwieństwie do otwartego, który zapewnia wysokie ciśnienie w obiegu pary i powietrza.

Cewkowy wymiennik ciepła charakteryzuje się obecnością regulatora przepływu, który kontroluje przepływ ciekłego freonu. Rozmiar urządzenia zależy od mocy pompy ciepła.Konieczny jest wybór produktu, biorąc pod uwagę funkcjonalność i dostępną ilość. Wskazane jest preferowanie modeli składanych.

Filtry pompy ciepła

Woda ze studni lub stawów nie występuje w czystej postaci. Może zawierać piasek, brud, różne pierwiastki śladowe - żelazo, siarkowodór, mangan, chlor, amoniak itp. Przed wejściem do pompy ciepła woda musi zostać przefiltrowana.

Przede wszystkim należy wyeliminować duże substancje - kamienie, piasek, brud, muł. Aby usunąć je z wody, wymagana jest instalacja hydrocyklon.

Hydrocyklon - urządzenie wymagane do uzdatniania szorstkiej wody. Należy go wybrać biorąc pod uwagę moc pompy

Następnie ważne jest zainstalowanie filtrów eliminujących żelazo, siarkowodór, mangan, amoniak. Te pierwiastki śladowe skracają żywotność sprzętu i powodują jego korozję.

Możesz użyć filtrów odwrócona osmoza, zmiękczacze, odtłuszczacze do żelaza i ich modyfikacje. Aby zapewnić picie gorącej wody, należy również wyposażyć filtry węglowe i sterylizator UV, który niszczy bakterie i wirusy.

Generator mocy do zasilania rezerwowego

Pompy ciepła działają z sieci, więc w przypadku awarii zasilania dom pozostanie bez ogrzewania. Zaleca się dodatkowo zakup generatora elektrycznego działającego na substancje palne.

Ważne jest, aby generator mógł wytworzyć niezbędną moc do działania sprężarki pompy

Cechy działania takiej pompy ciepła

Raz w roku konieczne jest przeprowadzenie niezależnej kontroli wzrokowej elementów pompy, przestrzeganie zaleceń dotyczących konserwacji - terminowe smarowanie części, monitorowanie prawidłowego działania urządzenia podczas pompowania wody.

Niektóre rodzaje sprzętu wymagają regularnej kontroli (zwykle 1-2 razy w roku) przez specjalistów centrum serwisowego. Podczas inspekcji określ:

• wyciek oleju silnikowego przez pęknięcia w obwodzie;
• jakość osprzętu i wyposażenia;
• poziom ciśnienia w zbiornikach i obwodach;
• usterki w okablowaniu zasilania.

Instalację pompy ciepła typu woda-woda należy powierzyć przeszkolonym specjalistom. Niewydolność systemu najczęściej wiąże się z niewłaściwą instalacją. Urządzenia termiczne nadają się do obsługi zarówno przez mieszkańców południowych regionów, jak i północnych.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Film przedstawia zasadę działania i funkcje urządzenia:

W rezultacie możemy stwierdzić, że pompa ciepła woda-woda jest uważana za wydajny, przyjazny dla środowiska sprzęt przeznaczony do ogrzewania domów o powierzchni do 150 metrów kwadratowych. Do aranżacji pomieszczeń na większym obszarze mogą być już potrzebne dość skomplikowane badania inżynieryjne.

Jeśli masz jakieś pytania podczas zapoznawania się z podanymi informacjami, zadaj je w polu poniżej. Czekamy na Wasze komentarze, pytania na ten temat, historie i zdjęcia dotyczące budowy stacji mini-hydroelektrycznej. Jesteśmy zainteresowani twoją opinią.