Bomba de calor água-água: dispositivo, princípio de funcionamento, regras para organizar o aquecimento com base

Para aquecer e fornecer água quente para casas particulares, é aconselhável usar uma bomba de calor água-água que funcione de fontes naturais - águas subterrâneas, rios, reservatórios, etc. O sistema é caracterizado por segurança ambiental absoluta, não requer gastos regulares com consumíveis, tornando-se cada vez mais popular.

Falaremos sobre as opções de um dispositivo de bomba de calor que utiliza a ecoenergia da água para transmiti-lo aos sistemas de aquecimento doméstico. Para mestres domésticos curiosos, descrevemos os princípios de operação de opções populares de dispositivos e tecnologia de construção. Aqui você descobrirá quais equipamentos são necessários para operar o sistema.

O princípio de operação da bomba de calor água-água

A bomba de calor incorporava o princípio do ciclo de Carnot. Consiste no fato de que uma substância em movimento em um sistema fechado e altera seu estado agregado de líquido para gasoso sob a influência de fatores químicos, físicos ou térmicos libera e absorve uma enorme quantidade de energia térmica.

O papel da substância de trabalho é um transportador térmico - a água de um poço ou reservatório.

Mesmo no inverno, as temperaturas naturais a uma certa profundidade mantêm uma temperatura positiva, de modo que a energia térmica pode ser extraída delas o ano todo.A única desvantagem da instalação é o alto consumo de energia e a necessidade de comprar equipamentos adicionais.

O diagrama mostra a trajetória da circulação de água e refrigerante. O sistema permite receber energia térmica, independentemente da estação

Os principais elementos de uma bomba de calor água a água são:

• compressor
• vaporizador;
• capacitor;
• válvula de indução de expansão;
• sistema automático para monitoramento de indicadores;
• várias rodovias a partir de tubos de cobre;
• substância de trabalho (refrigerante).

Usando uma bomba especial, a água flui através dos tubos da fonte para a instalação térmica, após o que interage com o gás (freon) fervendo a uma temperatura de + 2-3 graus. Freon absorve parte do calor da água e é absorvido pelo compressor, onde sua temperatura aumenta durante a compressão.

O equipamento da bomba de calor ocupa muito espaço, mas oferece uma oportunidade de se livrar da dependência comunitária

Em seguida, o refrigerante entra no condensador, após o qual a substância quente aquece a água a uma temperatura predeterminada (de +40 a +80 graus), que é transportada através dos tubos do sistema de aquecimento.

A água gelada entra no evaporador e depois descarrega no poço receptor. Após a passagem do condensador, o refrigerante se torna líquido e se acumula na parte inferior do elemento e, em seguida, através do acelerador retorna ao seu local original. Em seguida, o ciclo se repete.

O que observar ao organizar esse aquecimento?

Há um grande número de diferentes modificações de bombas de calor projetadas para salas de qualquer finalidade e tamanho, além de trabalhar em diferentes condições. O equipamento é destinado ao aquecimento de casas com uma área total de 50 a 150 metros quadrados.

Ponto de referência 1 - dureza da água

A qualidade da água de um poço ou reservatório desempenha um papel importante na seleção de equipamentos. Nem todos os modelos são capazes de funcionar com água dura contendo grandes quantidades de manganês e ferro.

Uma alta concentração desses elementos prejudica o sistema - a corrosão se forma mais rapidamente nos tubos, o que leva a uma diminuição na eficiência do equipamento e na sua vida útil.

Portanto, antes de comprar uma bomba de calor, amostra de água e faça sua análise quanto à presença desses e de outros oligoelementos - sulfeto de hidrogênio, amônia, cloro etc. Geralmente, se a temperatura na lagoa exceder +13 graus, então com um maior grau de probabilidade, há muitos íons de ferro e manganês na água.

Assim, a bomba de calor água-água é selecionada levando em consideração a dureza da água. Existem sistemas cujos elementos são mais protegidos contra a corrosão, mas eles custam mais.

Ponto de referência 2 - modo de operação

A bomba de calor pode ser usada como a única fonte de calor ou interagir com outros sistemas. Portanto, antes de escolher um modelo, é importante determinar em que modo o dispositivo funcionará.

Existem dois tipos de sistema funcionando:

• Monovalente. Os dispositivos têm grande poder, adequado para aquecer a casa.
• Bbivalente. Dispositivos menos produtivos complementam o principal equipamento de aquecimento.

Para construir um sistema autônomo com a unidade principal de aquecimento de água e água, é necessário um tipo monovalente.

Ponto de referência 3 - potência da bomba

A energia é um indicador importante na escolha de uma bomba de calor, pois o desempenho do sistema depende disso. Quanto maior a potência, maior a eficiência do equipamento, mas também maior o consumo de energia.

O desempenho da bomba de calor água-água é selecionado com base nas necessidades reais

Ao escolher um dispositivo com energia insuficiente, a eficiência do sistema diminuirá se a perda de calor em casa exceder a quantidade de energia fornecida pelo sistema. A bomba de calor pode funcionar 24 horas por dia, mas não haverá efeito devido à redução da temperatura da água.

Quando a perda de calor do edifício é menor que a transferência de calor do sistema, a bomba geralmente inicia automaticamente por vários minutos, aquece a água até a temperatura definida e a transporta pelo sistema. Em seguida, ele desliga até a temperatura cair vários graus. Então o ciclo se repete.

Ponto de referência 4 - o funcionamento de um modelo específico

As bombas de calor podem ter funções adicionais, são elas:

• Sistema de controle automático que permite ajustar o microclima da sala a seu gosto. O gerenciamento geralmente é feito usando um controle remoto.
• Função de aquecimento de água para abastecimento de água quente.
• Caixa à prova de som.
• A capacidade de conectar-se a outros sistemas de aquecimento, coletores solares, que tornarão o equipamento de aquecimento completamente autônomo.

A duração da operação das bombas de calor água-água geralmente excede 30 anos.

Não menos importante ao escolher o equipamento, considere o custo de instalação e instalação.

Cálculo da capacidade necessária da bomba de calor

Antes de comprar um sistema, é importante primeiro rascunho e calcular a capacidade necessária do equipamento. O desempenho é calculado levando em consideração a demanda real de calor. O consumo de calor, a perda de calor em casa e a presença ou ausência de um circuito são levados em consideração DHW.

Algoritmo de cálculo:

1. Calculamos a área total das salas aquecidas.
2. Determinamos a quantidade necessária de energia para aquecimento. O indicador ideal por 1 metro quadrado é de 0,07 kW.
3. Para derreter uma casa em N metros quadrados, você precisa de N * 0,07 kW.
4. Para DHW ao número resultante, adicione 15-20% adicionais, ou seja, N * 0,07 * 0,85 ou N * 0,07 * 0,80.

Esse cálculo será ideal para salas com tetos que não excedam uma altura de 2,7 m. Cálculos mais precisos serão feitos por especialistas durante a preparação do projeto.

Trabalho preparatório antes da operação

A preparação para a montagem, conexão e comissionamento de uma bomba de calor da série água-água inclui várias etapas padrão, com as quais iremos nos familiarizar ainda mais.

Escolhendo a fonte de água ideal

Note-se que nem todo código-fonte aberto ou poço de água adequado para o bom funcionamento da bomba de calor.A qualidade da água desempenha um papel importante, mas os filtros podem ajudar a resolver o problema da poluição.

É permitido usar uma lagoa ou lagoa localizada dentro de um raio de 100 metros do edifício. Se não houver essa fonte, torna-se necessário perfurar poços.

A escolha da fonte da bomba de calor deve se concentrar na simplicidade e no custo de uso. No caso de um reservatório de água aberta próximo, é mais razoável usá-lo

O comportamento de código aberto é mais previsível que a água subterrânea; portanto, se possível, é dada preferência aos corpos d'água.

Instalação de um sistema térmico usando um poço

Para instalar o sistema usando uma bomba de calor, são necessários dois poços. Um dos poços é chamado de débito. É nele que uma bomba especial é imersa, com a ajuda da qual a água é retirada para processamento subsequente no sistema. O segundo poço é o poço receptor. A água gelada é drenada para ele.

Os poços de drenagem e abastecimento devem estar a pelo menos 15 metros de distância

A profundidade do poço de débito não deve exceder 50 metros. Quanto mais profunda a fonte de água, mais poderosa será a bomba para abastecê-la, o que aumentará a quantidade de energia consumida.

Dispositivo de poço de débito

Antes de operar bem um débito, é importante saber quanta água ele pode produzir e quanto fluido é necessário para fornecer calor a toda a sala. Quanto mais alta a temperatura da água, menor será a necessidade de aquecimento.

É importante pré-calcular o volume V, que deve ser bombeado para fora do poço por uma hora para aquecer a sala. Suponha que exista uma bomba cuja produção de calor seja igual a um certo número Q kW e consumo de energia - o número P kW Você também precisará descobrir a temperatura das águas subterrâneas (t1) e sua temperatura após troca de calor (t2).

Em seguida, a fórmula para calcular a quantidade de água necessária por hora fica assim:

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

É analiticamente impossível determinar a capacidade de um poço de débito entregar a quantidade necessária de água; portanto, ele é testado. Dentro de 3 dias, a bomba bombeia ininterruptamente a água do poço. Assim, também é realizada a verificação do poço receptor para a capacidade de levar a quantidade necessária de água em alta carga.

É importante entender que as águas subterrâneas se comportam de forma imprevisível, para que a água de um poço de débito possa se tornar menor ao longo do tempo. Por exemplo, as marés são observadas na primavera e no inverno, pelo contrário, a água diminui. Se não houver água suficiente no poço, o sistema é desligado automaticamente, o aquecimento não ocorre.

Características do poço receptor

O poço tubular receptor está localizado a jusante das águas subterrâneas. É analiticamente impossível determinar em qual direção a água está se movendo. Portanto, na prática, escolha um poço arbitrário como um poço de débito e encontre-o submerso a bomba.

Se durante a operação do sistema o nível da água não cair, a escolha será feita corretamente. Se o nível caiu e a temperatura da água caiu, é necessário trocar os poços - transferir submerso bombear para outro buraco.

O tubo de drenagem no poço receptor deve ser imerso vários centímetros em água, não atingindo o fundo. Se você descarregar o líquido residual de cima, isso causará alagamentos. O poço tubular pode parar de tomar água e entupir.

O resultado ameaça transbordar e, no inverno, possível formação de gelo. A melhor opção para uma fonte receptora é um rio ou lagoa. Se esses objetos não estiverem próximos, torna-se necessário perfurar um ou mais poços receptores para garantir o transbordamento.

A figura mostra um exemplo do uso de um poço como um poço de recebimento e débito

É impossível descobrir se um poço receberá água, analiticamente ou por um método de teste. A prática mostra que um poço de drenagem pode absorver água continuamente por muitos anos e pode até falhar em uma estação.

Existem tecnologias que permitem usar um poço como um débito e receber um poço, mas esse método não é eficaz - a operação será acompanhada de dificuldades, possivelmente diminuindo a temperatura da água, o alagamento e vários outros problemas.

Sistema de dispositivo usando uma lagoa

O lago selecionado deve ser profundo o suficiente para que as camadas inferiores de água não congelem durante geadas severas. Nas regiões sul, a profundidade ideal é de cerca de 1 metro; nas regiões norte, é necessária uma fonte com profundidade de 3 metros ou mais. Além disso, a lagoa deve ser estável - flutuações no nível da água e sua redução são inaceitáveis.

Existem dois gasodutos para o reservatório - débito e recebimento. Uma bomba submersa é instalada no receptor

Como tubos, é recomendado o uso de modelos de PNDcaracterizado pela durabilidade e confiabilidade. É importante proteger os tubos contra congelamento, isolando-os adicionalmente e contra avanços.

Preparando uma casa para uma bomba de calor

Para interagir com a bomba de calor água-água, um sistema de aquecimento à base de água deve estar equipado na casa, apresentado na forma de tubos, baterias de radiadores. Para melhor isolamento no piso e nas paredes, também é permitido instalar tubos de aquecimento.

Se o equipamento for usado para fornecer água quente, a casa deverá ter um sistema de coleta. Para que a bomba funcione, você precisa se conectar a uma rede elétrica com energia ilimitada.

Sem medidas adicionais para isolamento térmico da casa (isolamento fora, instalação de janelas de câmara dupla, etc.) a operação da bomba de calor não faz sentido.

Os especialistas recomendam a instalação adicional sistema de ventilação com mecanismo de aquecimento do ar. O freon usado no equipamento é prejudicial aos seres humanos. Se ocorrer no loop do sistema microfraturas, então o gás é liberado e, assim, desloca o ar da sala. O refrigerante pode causar uma exacerbação de doenças pulmonares em uma pessoa, ataques de asma.

A bomba de calor é um equipamento pesado, seu peso pode chegar a toneladas (dependendo da potência e do tamanho); portanto, em alguns casos, para instalá-lo, você precisa construir sua própria fundação, não conectada à fundação da casa.

Antes de instalar o equipamento, você deve levar em consideração as dimensões permitidas da sala, manter a distância das paredes indicadas no passaporte do produto.

Equipamento adicional

A escolha equipamento adicional para a bomba de calor - uma tarefa responsável, cuja solução determina em grande parte o serviço de longo prazo do sistema de aquecimento como um todo e a ausência de problemas em operação.

Submersível bomba para poços e lagoas

Se a bomba de calor no sistema for usada para fornecer água quente, um dispositivo com uma pequena capacidade poderá diminuir a pressão nas torneiras. Uma bomba poderosa resolverá esse problema, mas consome mais energia. Potência mínima permitida durante a operação FGP - 1 kW.

Existem muitas modificações diferentes. submerso bombas.A escolha é feita levando em consideração três critérios:

• Quantidade de fluidousado para bombear (quanto mais água você precisar transportar, maior será a potência da bomba).
• Profundidade do poço (quanto mais fundo o poço, maior a capacidade do equipamento);
• Diâmetro do poço (tradicionalmente preferem eixos de 4 polegadas, pois criaram o maior número de bombas, diferentemente de 3 polegadas).

Para determinar a profundidade do poço, é necessário fixar a carga no cabo e abaixá-lo no eixo. A parte úmida da corda indicará toda a profundidade do poço, a seca determinará a distância entre o início da água e a superfície.

A bomba é imersa no furo de poço até uma profundidade especificada pelo fabricante do dispositivo. Normalmente, a folha de dados indica quantos metros devem estar entre o espelho d'água e a bomba, a parte inferior da saída e a bomba

Bombas universais e equipamentos especialmente projetados para poços podem ser adequados para minas. Se a mina foi desenvolvida por profissionais, é menos entupida com areia, para que você possa usar com segurança uma bomba universal.

As bombas projetadas especificamente para poços são mais caras, mas fazem um ótimo trabalho com areia e lama, menos entupimento. Os universais são sensíveis a um alto conteúdo de produtos orgânicos; eles devem ser limpos regularmente da sujeira, como resultado da qual sua vida é reduzida.

As bombas com equipamento automático devem ser preferidas, pois quando o motor superaquece, obstrui excessivamente ou falta de água no poço, elas são desligadas de forma independente, resultando em que o motor não superaquece e não falha.

De acordo com o princípio de ação, dois tipos são distinguidos submerso bombas:

• Centrífuga.
• Vibrando.

Para trabalhos em poços que produzem água em calcário, são preferíveis modelos profundos centrífugos. Eles são sensíveis à água com grãos de areia e argila em suspensão.

Se a bomba de calor for conectada a um reservatório aberto, é melhor usar equipamentos de bombeamento de superfície projetados para bombear água suja ou um dispositivo vibratório barato.

Permutador de calor intermediário da bomba de calor

Nas bombas de calor, durante a circulação, Freon pode não esfriar o suficiente, o que leva ao superaquecimento do compressor como resultado da temperatura excessiva da descarga. Portanto, é importante melhorar o resfriamento da substância, diminuindo assim a pressão nos circuitos.

Há outro problema comum a todas as bombas de calor - o refrigerante pode se misturar com o vapor de água. Se o líquido entrar no compressor, isso pode acontecer. martelo de água. Nesse caso, você precisa reparar ou substituir a peça. Além disso, a água pode entrar no óleo e é difícil extraí-la a partir daí.

Todos os problemas acima são resolvidos com a instalação de um trocador de calor intermediário. Os trocadores de calor são fornecidos em três tipos - tipo aberto, casca e tubo e bobina.

A modificação do tipo aberto neutraliza o líquido preso no freon durante a circulação, o que minimiza a probabilidade martelo de água compressor. O dispositivo é caracterizado por alto desempenho com consumo mínimo de energia.

Ao instalar um trocador de calor de tipo aberto, é importante selecionar corretamente o tamanho do tubo de líquido para garantir a compressão mínima da pressão

Os tubos selecionados corretamente neutralizam a possibilidade de ferver o líquido. Ao mesmo tempo, a válvula deve ter capacidade suficiente para que o líquido a uma baixa diferença de pressão possa penetrar no dispositivo.

O trocador de calor de casco e tubo é apresentado na forma de um projeto fechado. A troca de calor ocorre através das paredes dos tubos, e o líquido e o refrigerante nele não se misturam, ao contrário do aberto, o que fornece alta pressão para a circulação de vapor e ar.

O trocador de calor da bobina é caracterizado pela presença de um controlador de fluxo que controla o fluxo do líquido freon. O tamanho do dispositivo depende da potência da bomba de calor.É necessário escolher um produto, levando em consideração a funcionalidade e a quantidade disponível. É aconselhável dar preferência a modelos dobráveis.

Filtros de bomba de calor

A água de poços ou lagoas não vem na forma pura. Pode conter areia, sujeira, vários oligoelementos - ferro, sulfeto de hidrogênio, manganês, cloro, amônia etc. Antes de entrar na bomba de calor, a água deve ser filtrada.

Primeiro de tudo, é necessário eliminar grandes substâncias - pedras, areia, sujeira, lodo. Para removê-los da água, é necessária a instalação hidrociclone.

Hidrociclone - um dispositivo necessário para o tratamento de águas agitadas. Ele deve ser selecionado levando em consideração a potência da bomba

Em seguida, é importante instalar filtros que eliminem ferro, sulfeto de hidrogênio, manganês e amônia. Esses oligoelementos reduzem a vida útil do equipamento e o corroem.

Você pode usar filtros osmose reversaamaciadores, removedores de ferro e suas modificações. Para garantir a ingestão de água quente, também devem ser equipados filtros de carbono e um esterilizador UV que destrói bactérias e vírus.

Gerador de energia para energia de reserva

As bombas de calor funcionam a partir da rede elétrica; portanto, se ocorrer uma queda de energia, a casa permanecerá sem aquecimento. É aconselhável comprar adicionalmente um gerador elétrico operando com substâncias combustíveis.

É importante que o gerador possa gerar a energia necessária para operar o compressor da bomba

Características da operação de uma bomba de calor

Uma vez por ano, é necessário realizar uma inspeção visual independente dos componentes da bomba, seguir as recomendações para manutenção - lubrificar oportunamente as peças, monitorar o funcionamento correto do dispositivo ao bombear água.

Alguns tipos de equipamento requerem inspeção regular (geralmente 1-2 vezes por ano) por especialistas do centro de serviço. Durante a inspeção, identifique:

• vazamento de óleo do motor através de rachaduras no circuito;
• qualidade de equipamentos e acessórios;
• nível de pressão em tanques e circuitos;
• mau funcionamento na fiação elétrica.

A instalação de uma bomba de calor água a água deve ser confiada a especialistas treinados. A ineficiência do sistema é mais frequentemente associada a instalação incorreta. O equipamento térmico é adequado para operação por residentes das regiões sul e norte.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo apresenta o princípio de operação e os recursos do dispositivo:

Como resultado, podemos concluir que a bomba de calor água a água é considerada um equipamento eficiente e ecológico, projetado para aquecer residências de até 150 metros quadrados. Para o arranjo de instalações de uma área maior, já podem ser necessárias pesquisas de engenharia bastante complicadas.

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