Tepelné čerpadlo voda-voda: zariadenie, princíp činnosti, pravidlá pre usporiadanie vykurovania na jeho základe

Na vykurovanie a prípravu teplej vody do súkromných domov je vhodné použiť tepelné čerpadlo voda-voda, ktoré pracuje z prírodných zdrojov - podzemná voda, rieky, nádrže atď. Systém sa vyznačuje absolútnou bezpečnosťou pre životné prostredie, nevyžaduje pravidelné výdavky na spotrebný materiál, preto sa stáva čoraz obľúbenejším.

Budeme hovoriť o možnostiach zariadenia tepelného čerpadla, ktoré využíva ekoenergiu vody na jeho prenos do vykurovacích systémov pre domácnosť. Pre zvedavých domácich majstrov sme popísali princípy fungovania populárnych zariadení a konštrukčných technológií. Tu nájdete, aké vybavenie je potrebné na prevádzku systému.

Princíp činnosti tepelného čerpadla voda-voda

Tepelné čerpadlo obsahovalo princíp Carnotovho cyklu. Spočíva v skutočnosti, že pohybujúca sa látka v uzavretom systéme a mení svoj agregovaný stav z kvapaliny na plynný pod vplyvom chemických, fyzikálnych alebo tepelných faktorov, uvoľňuje a absorbuje veľké množstvo tepelnej energie.

Úlohou pracovnej látky je tepelný nosič - voda zo studne alebo nádrže.

Dokonca aj v zime si prírodné teploty v určitej hĺbke udržiavajú pozitívnu teplotu, takže z nich je možné získavať tepelnú energiu po celý rok.Jedinou nevýhodou inštalácie je vysoká spotreba energie a potreba zakúpiť ďalšie vybavenie.

Schéma zobrazuje trajektóriu obehu vody a chladiva. Systém umožňuje prijímať tepelnú energiu bez ohľadu na ročné obdobie

Hlavnými prvkami tepelného čerpadla typu voda-voda sú:

• kompresor;
• výparníka;
• kondenzátor;
• expanzný indukčný ventil;
• automatický systém na monitorovanie ukazovateľov;
• viac ciest z medených rúr;
• pracovná látka (chladivo).

Pomocou špeciálneho čerpadla voda preteká potrubiami zo zdroja do tepelnej inštalácie, po ktorej interaguje s plynom (freónom) vriacim pri teplote + 2 - 3 stupne. Freón absorbuje časť tepla vody a je absorbovaný kompresorom, kde jeho teplota stúpa počas kompresie.

Zariadenie tepelného čerpadla zaberá veľa miesta, ale poskytuje príležitosť zbaviť sa komunálnej závislosti

Potom chladivo vstupuje do kondenzátora, po ktorom horúca látka ohrieva vodu na vopred určenú teplotu (od +40 do +80 stupňov), ktorá je prepravovaná potrubiami vykurovacieho systému.

Chladená voda vstupuje do výparníka a potom sa vypúšťa do zbernej nádrže. Po priechode kondenzátora sa chladivo stáva kvapalným a zhromažďuje sa na spodku prvku, potom sa škrtiacou klapkou vracia na pôvodné miesto. Ďalej sa cyklus opakuje.

Na čo sa zamerať pri zabezpečovaní takéhoto vykurovania?

Existuje veľké množstvo rôznych úprav tepelných čerpadiel určených pre miestnosti akéhokoľvek účelu a veľkosti, ako aj pre prácu v rôznych podmienkach. Zariadenie je určené na vykurovanie domov o celkovej výmere 50 až 150 metrov štvorcových.

Orientačný bod 1 - tvrdosť vody

Kvalita vody v studni alebo nádrži hrá dôležitú úlohu pri výbere zariadenia. Nie všetky modely sú schopné bežať na tvrdej vode obsahujúcej veľké množstvo mangánu a železa.

Vysoká koncentrácia týchto prvkov poškodzuje systém - korózia na potrubiach sa zrýchľuje rýchlejšie, čo vedie k zníženiu účinnosti zariadenia a jeho životnosti.

Preto pred nákupom tepelné čerpadlo vziať vzorka vody a urobí svoju analýzu na prítomnosť týchto a ďalších stopových prvkov - sírovodík, amoniak, chlór atď. Ak teplota v rybníku prekročí +13 stupňov, potom je vo vode s väčšou pravdepodobnosťou veľa iónov železa a mangánu.

Tepelné čerpadlo voda-voda je teda vybrané s ohľadom na tvrdosť vody. Existujú systémy, ktorých prvky sú najviac chránené pred koróziou, ale sú drahšie.

Orientačný bod 2 - režim prevádzky

Tepelné čerpadlo môže byť použité ako jediný zdroj tepla alebo môže pracovať s inými systémami. Preto je pred výberom modelu dôležité určiť, v akom režime bude zariadenie fungovať.

Existujú dva typy fungovania systému:

• Monovalentné. Zariadenia majú veľký výkon, vhodné na vykurovanie domu.
• Bivalentny. Hlavné vykurovacie zariadenie dopĺňa menej produktívne zariadenie.

Na vybudovanie autonómneho systému s hlavnou vykurovacou jednotkou voda - voda je potrebný monovalentný typ.

Referenčný bod 3 - výkon čerpadla

Pri výbere tepelného čerpadla je dôležitým ukazovateľom výkon, pretože od neho závisí výkon systému. Čím vyšší je výkon, tým vyššia je účinnosť zariadenia, ale tiež väčšia spotreba energie.

Výkon tepelného čerpadla voda-voda sa vyberá na základe skutočných potrieb

Pri výbere zariadenia s nedostatočným výkonom bude účinnosť systému klesať, ak strata tepla doma presiahne množstvo energie dodanej systémom. Tepelné čerpadlo môže pracovať nepretržite, ale nebude to mať žiadny vplyv na zníženie teploty vody.

Ak je tepelná strata budovy menšia ako tepelný prenos systému, čerpadlo sa zvyčajne spustí automaticky na niekoľko minút, zohreje vodu na nastavenú teplotu a prenáša ju cez systém. Potom sa vypne, až kým teplota neklesne o niekoľko stupňov. Potom sa cyklus opakuje.

Orientačný bod 4 - funkčnosť konkrétneho modelu

Tepelné čerpadlá môžu mať ďalšie funkcie, sú to:

• Automatický regulačný systém, ktorý umožňuje prispôsobiť mikroklímu miestnosti podľa chuti. Spravovanie sa zvyčajne vykonáva pomocou diaľkového ovládača.
• Funkcia vykurovacej vody na dodávku teplej vody.
• Zvukovo izolačné puzdro.
• Schopnosť pripojenia k iným vykurovacím systémom, solárne kolektory, vďaka ktorým bude vykurovacie zariadenie úplne autonómne.

Doba prevádzky tepelných čerpadiel voda-voda zvyčajne presahuje 30 rokov.

Nemenej dôležité pri výbere zariadenia zvážte náklady na inštaláciu a inštaláciu.

Výpočet požadovanej kapacity tepelného čerpadla

Pred zakúpením systému je dôležité najprv navrhnúť a vypočítať potrebnú kapacitu zariadenia. Výkon sa počíta s prihliadnutím na skutočnú potrebu tepla. Zohľadňuje sa spotreba tepla, tepelné straty doma a prítomnosť alebo neprítomnosť okruhu TUV.

Algoritmus výpočtu:

1. Vypočítame celkovú plochu vykurovaných miestností.
2. Určujeme potrebné množstvo energie na vykurovanie. Optimálny ukazovateľ na 1 meter štvorcový je 0,07 kW.
3. Na roztopenie domu na metroch štvorcových N potrebujete N * 0,07 kW.
4. pre TUV k výslednému číslu sa pridá ďalších 15 až 20%, to znamená, N * 0,07 * 0,85 alebo N * 0,07 * 0,80.

Tento výpočet bude optimálny pre miestnosti so stropmi nepresahujúcimi výšku 2,7 m. Presnejšie výpočty vykonajú odborníci počas prípravy projektu.

Prípravné práce pred prevádzkou

Príprava na montáž, pripojenie a uvedenie do prevádzky tepelného čerpadla zo série voda-voda zahŕňa množstvo štandardných krokov, s ktorými sa budeme ďalej oboznámiť.

Výber optimálneho zdroja vody

Je potrebné poznamenať, že nie každý otvorený zdroj alebo voda dobre vhodné pre plynulú prevádzku tepelného čerpadla.Kvalita vody hrá dôležitú úlohu, ale filtre môžu pomôcť vyriešiť problém znečistenia.

Je dovolené používať rybník alebo rybník nachádzajúci sa v okruhu 100 metrov od budovy. Ak taký zdroj neexistuje, je potrebné vyvŕtať studne.

Výber zdroja pre tepelné čerpadlo by sa mal zamerať na jednoduchosť a náklady na používanie. V prípade blízkej otvorenej nádrže je vhodnejšie ju používať

Správanie na otvorenom zdroji je predvídateľnejšie ako podzemná voda, takže pokiaľ je to možné, uprednostňujú sa vodné útvary.

Inštalácia tepelného systému pomocou vrtu

Na inštaláciu systému pomocou tepelného čerpadla sú potrebné dve jamky. Jedna z vrtov sa nazýva debet. V ňom je ponorené špeciálne čerpadlo, pomocou ktorého sa odoberá voda na ďalšie spracovanie v systéme. Druhou jamkou je prijímacia jamka. Chladená voda sa do nej vypúšťa.

Odtokové a napájacie vrty musia byť od seba vzdialené najmenej 15 metrov

Hĺbka vrtu by nemala presiahnuť 50 metrov. Čím hlbší je zdroj vody, tým výkonnejšie bude čerpadlo potrebovať na jeho dodávku, čím sa zvýši množstvo spotrebovanej energie.

Debet Well Device

Pred dobre fungujúcim debetom je dôležité vedieť, koľko vody môže produkovať a koľko tekutiny je potrebné na dodanie tepla do celej miestnosti. Čím vyššia je teplota vody, tým menej bude potrebné na vykurovanie.

Je dôležité vopred vypočítať objem V, ktoré sa musia na hodinu vyhrievať zo studne, aby sa miestnosť mohla ohriať. Predpokladajme, že existuje čerpadlo, ktorého tepelný výkon sa rovná určitému číslu Q kW a spotreba energie - číslo P kW. Budete tiež musieť zistiť teplotu podzemnej vody (t1) a ich teplota po výmena tepla (t2).

Potom vzorec na výpočet množstva vody potrebného na hodinu vyzerá takto:

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

Je analyticky nemožné určiť schopnosť inkasa dobre dodať požadované množstvo vody, preto sa testuje. Do 3 dní čerpadlo nepretržite čerpá vodu zo studne. Tak sa tiež vykonáva kontrola prijímacej jamky na schopnosť odobrať požadované množstvo vody pri vysokom zaťažení.

Je dôležité pochopiť, že podzemná voda sa správa nepredvídateľne, takže voda z vrtu sa môže časom zmenšiť. Napríklad príliv je pozorovaný na jar a v zime naopak voda klesá. Ak v studni nie je dostatok vody, systém sa automaticky vypne a nedochádza k zahrievaniu.

Funkcie prijímacieho vrtu

Prijímacia rúrková studňa je umiestnená za podzemnou vodou. Je analyticky nemožné určiť, ktorým smerom sa voda pohybuje. Preto si v praxi zvoľte ľubovoľný aj debetný vrt a narazte naň ponorné čerpadlo.

Ak hladina vody počas prevádzky systému neklesne, výber sa urobí správne. Ak hladina klesla a teplota vody klesla, musíte vymeniť studne - preniesť ponorné čerpadlo do inej diery.

Odtokové potrubie do zbernej nádrže musí byť ponorené do vody niekoľko centimetrov, siahať až po dno. Ak vypustíte odpadovú tekutinu zhora, bude to viesť k zamrznutiu. Rúrková studňa môže prestať brať vodu a upchávať sa.

Výsledok hrozí pretečeniu av zime možnej námrazy. Najlepším riešením pre prijímajúci zdroj je rieka alebo rybník. Ak tieto objekty nie sú v blízkosti, je potrebné vyvŕtať jednu alebo viac prijímacích jamiek, aby sa zaistilo proti preplneniu.

Obrázok ukazuje príklad použitia jednej, ako aj prijímacej a debetnej jamky

Nie je možné zistiť, či vrt dostane vodu, analyticky alebo testovacou metódou. Prax ukazuje, že drenážny vrt môže nepretržite absorbovať vodu po mnoho rokov a môže dokonca zlyhať v jednej sezóne.

Existujú technológie, ktoré umožňujú použitie jednej aj debetnej a prijímacej jamky, ale táto metóda nie je účinná - prevádzka bude sprevádzaná ťažkosťami, možným znížením teploty vody, zamokrením a množstvom ďalších problémov.

Systém zariadenia využívajúci rybník

Vybraný rybník by mal byť dostatočne hlboký, aby spodné vrstvy vody pri silných mrazoch nezamŕzali. V južných regiónoch je optimálna hĺbka asi 1 meter, v severných oblastiach je potrebný zdroj s hĺbkou 3 alebo viac metrov. Rybník musí byť tiež stabilný - kolísanie hladiny vody a jeho znižovanie sú neprijateľné.

K nádrži sú dva plynovody - debet a príjem. V prijímači je nainštalované ponorné čerpadlo

Ako rúry sa odporúča používať modely z HDPEvyznačuje sa trvanlivosťou a spoľahlivosťou. Je dôležité chrániť rúry pred zamrznutím, ich dodatočnou izoláciou a pred prienikmi.

Príprava domu na tepelné čerpadlo

Na interakciu s tepelným čerpadlom voda-voda musí byť v dome vybavený vykurovací systém na báze vody, ktorý sa dodáva vo forme rúrok, radiátorových batérií. Pre lepšiu izoláciu podlahy a stien je tiež možné inštalovať vykurovacie potrubia.

Ak sa zariadenie použije na zásobovanie teplou vodou, musí mať dom zberný systém. Aby čerpadlo fungovalo, musíte sa pripojiť k elektrickej sieti s neobmedzeným výkonom.

Bez ďalších opatrení na tepelnú izoláciu domu (izolácia vonku, inštalácia dvojkomorových okien atď.) prevádzka tepelného čerpadla nemá zmysel.

Odborníci odporúčajú dodatočnú inštaláciu ventilačný systém s ohrevom vzduchu. Freón použitý v zariadení je škodlivý pre ľudí. Ak sa vyskytne v systémovej slučke microfractures, potom sa plyn uvoľní a tým vytlačí vzduch z miestnosti. Chladivo môže u človeka vyvolať exacerbáciu pľúcnych ochorení, astmatické záchvaty.

Tepelné čerpadlo je ťažké zariadenie, jeho hmotnosť môže dosiahnuť tony (v závislosti od výkonu a veľkosti), preto ho v niektorých prípadoch musíte nainštalovať, musíte si vybudovať vlastný základ, ktorý nie je spojený so založením chaty.

Pred inštaláciou zariadenia musíte vziať do úvahy prípustné rozmery miestnosti a dodržať vzdialenosť od stien uvedených v pase produktu.

Dodatočné vybavenie

Výber ďalšie vybavenie pre tepelné čerpadlo - zodpovedná úloha, ktorej riešenie do značnej miery určuje dlhodobú službu vykurovacieho systému ako celku a neprítomnosť problémov pri prevádzke.

ponorné čerpadlo pre studne a rybníky

Ak sa tepelné čerpadlo v systéme používa na zásobovanie teplou vodou, môže zariadenie s malou kapacitou znížiť tlak v kohútikoch. Výkonný čerpadlo vyrieši tento problém, ale spotrebuje viac energie. Minimálny povolený výkon počas prevádzky FGP - 1 kW.

Existuje mnoho rôznych úprav. ponorné čerpadla.Pri výbere sa berú do úvahy tri kritériá:

• Množstvo tekutinypoužíva sa na čerpanie (čím viac vody musíte prepravovať, tým vyšší by mal byť výkon čerpadla).
• Hĺbka (čím hlbšia je studňa, tým väčšia by mala byť kapacita zariadenia);
• Priemer vrtu (tradične dávajú prednosť 4-palcovým hriadeľom, pretože vytvorili najväčší počet čerpadiel, na rozdiel od 3-palcových).

Na určenie hĺbky vrtu je potrebné zaistiť zaťaženie lana a spustiť ho do šachty. Vlhká časť lana bude označovať celú hĺbku vrtu, suchá bude určovať vzdialenosť od začiatku vody po povrch.

Čerpadlo je ponorené do vrtu do hĺbky určenej výrobcom zariadenia. Typicky údajový list uvádza, koľko metrov by malo byť medzi vodným zrkadlom a čerpadlom, spodkom výstupu a čerpadlom

Univerzálne čerpadlá a zariadenia špeciálne navrhnuté pre vrty môžu byť vhodné pre bane. Ak bola baňa vyvinutá profesionálmi, je menej zanesená pieskom, takže môžete bezpečne používať univerzálne čerpadlo.

Čerpadlá určené špeciálne pre vrty sú drahšie, ale odvádzajú skvelú prácu s pieskom a bahnom, menej upchávajú. Univerzálne sú citlivé na vysoký obsah organických látok, preto sa musia pravidelne čistiť od nečistôt, v dôsledku čoho sa znižuje ich životnosť.

Mali by sa uprednostňovať čerpadlá s automatickým zariadením, pretože keď sa motor prehrieva, nadmerne upcháva alebo má nedostatok vody v studni, vypína sa samostatne, v dôsledku čoho sa motor neprehrieva a nezlyhá.

Podľa princípu činnosti sa rozlišujú 2 typy ponorné čerpadlá:

• odstredivý.
• Vibrácie.

Pre prácu v studniach, ktoré produkujú vodu vo vápenci, sa uprednostňujú odstredivé hlboké modely. Sú citlivé na vodu so zrnkami piesku a ílovej suspenzie.

Ak bude tepelné čerpadlo pripojené k otvorenej nádrži, je lepšie použiť zariadenie na čerpanie povrchovej vody určené na čerpanie znečistenej vody alebo lacné vibračné zariadenie.

Medziľahlý výmenník tepla tepelného čerpadla

V tepelných čerpadlách počas cirkulácie nemusí Freon dostatočne vychladnúť, čo vedie k prehriatiu kompresora v dôsledku nadmernej teploty na výstupe. Preto je dôležité zlepšiť chladenie látky, a tým znížiť tlak v obvodoch.

Pre všetky tepelné čerpadlá je ďalší problém - chladivo sa môže miešať s vodnou parou. Ak kvapalina vnikne do kompresora, môže sa to stať. vodné kladivo, V takom prípade musíte dielec opraviť alebo vymeniť. Voda sa tiež môže dostať do oleja a je ťažké ju odtiaľ extrahovať.

Všetky vyššie uvedené problémy sa riešia inštaláciou prechodného výmenníka tepla. Výmenníky tepla sa dodávajú v troch typoch - otvorený typ, plášťová trubica a špirála.

Modifikácia otvoreného typu neutralizuje tekutinu zachytenú vo freóne počas cirkulácie, čo minimalizuje pravdepodobnosť vodné kladivo kompresor. Zariadenie sa vyznačuje vysokým výkonom a minimálnou spotrebou energie.

Pri inštalácii otvoreného výmenníka tepla je dôležité správne zvoliť veľkosť potrubia na kvapalinu, aby sa zabezpečilo stlačenie minimálneho tlaku

Správne vybrané potrubia neutralizujú možnosť vriacej kvapaliny. Súčasne musí mať ventil dostatočnú kapacitu, aby kvapalina s nízkym tlakovým rozdielom mohla preniknúť do zariadenia.

Výmenník tepla plášťa a rúrky je vo forme uzavretého dizajnu. Výmena tepla sa uskutočňuje stenami rúrok a tekutina a chladivo v nej sa nemiešajú, na rozdiel od otvorených, čo poskytuje vysoký tlak na cirkuláciu pary a vzduchu.

Výmenník tepla tepla je charakteristický prítomnosťou regulátora prietoku, ktorý reguluje tok kvapalného freónu. Veľkosť zariadenia závisí od výkonu tepelného čerpadla.Je potrebné zvoliť produkt, berúc do úvahy funkčnosť a dostupné množstvo. Odporúča sa uprednostniť skladacie modely.

Filtre tepelného čerpadla

Voda zo studní alebo rybníkov neprichádza v čistej forme. Môže obsahovať piesok, nečistoty, rôzne stopové prvky - železo, sírovodík, mangán, chlór, amoniak atď. Pred vstupom do tepelného čerpadla musí byť voda filtrovaná.

Najskôr je potrebné odstrániť veľké látky - kamene, piesok, nečistoty, bahno. Na ich odstránenie z vody je potrebná inštalácia vodným prúdom.

Hydrocyklón - zariadenie potrebné na úpravu drsnej vody. Musí sa zvoliť s ohľadom na výkon čerpadla

Ďalej je dôležité nainštalovať filtre, ktoré vylučujú železo, sírovodík, mangán, amoniak. Tieto stopové prvky skracujú životnosť zariadenia a korodujú ho.

Môžete použiť filtre reverzná osmóza, zmäkčovadlá, odstraňovače železa a ich modifikácie. Na zabezpečenie pitnej horúcej vody by mali byť tiež vybavené uhlíkové filtre a UV sterilizátor, ktorý ničí baktérie a vírusy.

Napájací generátor pre záložnú energiu

Tepelné čerpadlá pracujú zo siete, takže ak dôjde k výpadku energie, zostane dom bez vykurovania. Odporúča sa dodatočne kúpiť elektrický generátor pracujúci s horľavými látkami.

Je dôležité, aby generátor mohol generovať potrebný výkon na prevádzku kompresora pumpy

Funkcie fungovania takého tepelného čerpadla

Raz ročne je potrebné vykonať nezávislú vizuálnu kontrolu komponentov čerpadla, riaďte sa pokynmi na údržbu - včas namažte diely, monitorujte správnu činnosť zariadenia pri čerpaní vody.

Niektoré typy zariadení vyžadujú pravidelnú kontrolu (zvyčajne 1 - 2-krát ročne) odborníkmi servisného strediska. Počas inšpekcie uveďte:

• únik motorového oleja trhlinami v okruhu;
• kvalita príslušenstva a príslušenstva;
• hladina tlaku v nádržiach a obvodoch;
• poruchy napájacieho vedenia.

Inštalácia tepelného čerpadla typu voda-voda by mala byť zverená vyškoleným odborníkom. Neúčinnosť systému je najčastejšie spojená s nesprávnou inštaláciou. Tepelné zariadenie je vhodné na prevádzku obyvateľmi južných a severných oblastí.

Závery a užitočné video na túto tému

Video predstavuje princíp činnosti a vlastnosti zariadenia:

V dôsledku toho môžeme dospieť k záveru, že tepelné čerpadlo voda-voda sa považuje za efektívne ekologické zariadenie určené na vykurovanie domov do 150 metrov štvorcových. Na usporiadanie priestorov väčšej plochy môžu byť už potrebné pomerne komplikované technické prieskumy.

Ak máte akékoľvek otázky pri oboznamovaní sa s poskytnutými informáciami, opýtajte sa ich na políčko uvedené nižšie. Tešíme sa na vaše pripomienky, otázky k téme, príbehy a fotografie týkajúce sa výstavby mini-vodnej stanice. Zaujíma nás váš názor.