Pompă de căldură apă-apă: dispozitiv, principiu de funcționare, reguli de aranjare a încălzirii pe baza acestuia

Pentru încălzirea și furnizarea de apă caldă a locuințelor particulare, este indicat să folosiți o pompă de căldură apă-apă alimentată din surse naturale - ape subterane, râuri, lacuri de acumulare etc. Sistemul este absolut sigur pentru mediu și nu necesită costuri regulate pentru consumabile, motiv pentru care devine din ce în ce mai solicitat.

Vom vorbi despre opțiuni pentru o pompă de căldură care folosește eco-energie din apă pentru a o transfera în sistemele de încălzire casnice. Pentru meseriașii curios, am descris principiile de funcționare ale opțiunilor populare ale dispozitivelor și ale tehnologiei de construcție. Aici veți afla ce echipament este necesar pentru ca sistemul să funcționeze.

Principiul de funcționare al unei pompe de căldură apă-apă

Pompa de căldură întruchipează principiul ciclului Carnot.Constă în faptul că o substanță care se deplasează printr-un sistem închis și își schimbă starea de agregare de la lichid la gazos sub influența factorilor chimici, fizici sau termici eliberează și absoarbe o cantitate imensă de energie termică.

Substanța de lucru este un purtător termic - apă dintr-un puț sau rezervor.

Chiar și iarna, izvoarele naturale la o anumită adâncime mențin o temperatură pozitivă, astfel încât din ele se poate extrage energie termică pe tot parcursul anului. Singurul dezavantaj al instalației este consumul mare de energie și necesitatea achiziționării de echipamente suplimentare.

Diagrama arată calea de circulație a apei și a agentului frigorific. Sistemul vă permite să primiți energie termică, indiferent de anotimp

Elementele principale ale unei pompe de căldură apă-apă:

• compresor;
• evaporator;
• condensator;
• supapă de inducție de expansiune;
• sistem automat care monitorizează indicatorii;
• linii multiple de țevi de cupru;
• substanță de lucru (refrigerant).

Folosind o pompă specială, apa curge prin tuburi de la sursă la unitatea de încălzire, după care interacționează cu gazul (freonul), care fierbe la o temperatură de +2-3 grade. Freonul absoarbe o parte din căldura din apă și este aspirat în compresor, unde temperatura acestuia crește în timpul compresiei.

Echipamentul pompei de căldură ocupă mult spațiu, dar oferă o oportunitate de a scăpa de dependența de utilități

Apoi, agentul frigorific intră în condensator, după care substanța fierbinte încălzește apa la o temperatură dată (de la +40 la +80 de grade), care este transportată prin conductele sistemului de încălzire.

Apa răcită intră în evaporator și apoi se scurge în puțul de recepție.După trecerea prin condensator, agentul frigorific devine lichid și se adună în partea de jos a elementului, apoi revine prin accelerație în locația sa inițială. Apoi ciclul se repetă.

Ce să căutați atunci când aranjați o astfel de încălzire?

Există un număr mare de modificări diferite ale pompelor de căldură concepute pentru spații de orice scop și dimensiune, precum și pentru funcționare în diferite condiții. Echipamentul este destinat încălzirii caselor cu o suprafață totală de 50 până la 150 de metri pătrați.

Ghid nr. 1 - duritatea apei

Calitatea apei unui puț sau rezervor joacă un rol important atunci când alegeți echipament. Nu toate modelele sunt capabile să lucreze pe apă dură care conține cantități mari de mangan și fier.

O concentrație mare a acestor elemente dăunează sistemului - coroziunea se formează pe țevi mai repede, ceea ce duce la o scădere a eficienței echipamentului și a duratei de viață a acestuia.

Prin urmare, înainte de a cumpăra o pompă de căldură, luați proba de apa și analizați-l pentru prezența acestor și a altor oligoelemente - hidrogen sulfurat, amoniac, clor etc. De obicei, dacă temperatura din iaz depășește +13 grade, atunci există o probabilitate mare ca în apă să existe o mulțime de ioni de fier și mangan.

Astfel, pompa de caldura apa-apa este selectata tinand cont de duritatea apei. Există sisteme ale căror elemente sunt protejate maxim de coroziune, dar sunt mai scumpe.

Ghidul nr. 2 - modul de funcționare

Pompa de căldură poate fi utilizată ca unică sursă de căldură sau împreună cu alte sisteme. Prin urmare, înainte de a alege un model, este important să se determine în ce mod va funcționa dispozitivul.

Există două tipuri de funcționare a sistemului:

• Monovalent. Aparatele au o putere mare și sunt potrivite pentru încălzirea unei locuințe.
• Bivalent. Dispozitivele mai puțin eficiente completează echipamentul principal de încălzire.

Pentru a construi un sistem autonom cu o unitate principală de încălzire apă-apă, aveți nevoie de un tip monovalent.

Ghidul nr. 3 - puterea pompei

Puterea este un indicator important atunci când alegeți o pompă de căldură, deoarece performanța sistemului depinde de aceasta. Cu cât puterea este mai mare, cu atât eficiența echipamentului este mai mare, dar consumul de energie este mai mare.

Performanța pompei de căldură apă-apă este selectată în funcție de nevoile reale

Dacă alegeți un dispozitiv cu putere insuficientă, eficiența sistemului va scădea dacă pierderea de căldură din casă depășește cantitatea de energie furnizată de sistem.Pompa de căldură poate funcționa non-stop, dar nu va avea niciun efect din cauza scăderii temperaturii apei.

Când pierderea de căldură a unei clădiri este mai mică decât transferul de căldură al sistemului, pompa pornește de obicei automat câteva minute, încălzește apa la temperatura setată și o transportă prin sistem. Apoi se oprește până când temperatura scade cu câteva grade. Apoi ciclul se repetă.

Ghidul nr. 4 - funcționalitatea unui anumit model

Pompele de căldură pot avea funcții suplimentare, acestea sunt:

• Un sistem de control automat care vă va permite să reglați microclimatul camerei după gustul dvs. Controlul se realizează de obicei folosind o telecomandă.
• Funcție de încălzire a apei pentru alimentarea cu apă caldă.
• Carcasă izolată fonic.
• Posibilitate de conectare la alte sisteme de incalzire, colectoare solare, care vor face echipamentul de incalzire complet autonom.

Durata de viață a pompelor de căldură apă-apă depășește de obicei 30 de ani.

La fel de important atunci când alegeți echipamentul este și costul instalării și instalării.

Calculul puterii necesare pompei de căldură

Înainte de a cumpăra un sistem, este important să întocmiți mai întâi un proiect și să calculați puterea necesară a echipamentului. Productivitatea este calculată luând în considerare nevoile reale de energie termică. Se iau în considerare consumul de căldură, pierderile de căldură la domiciliu și prezența sau absența unui circuit ACM.

Algoritm de calcul:

1. Calculăm suprafața totală a spațiilor încălzite.
2. Determinăm cantitatea necesară de energie pentru încălzire. Indicatorul optim pe 1 metru pătrat este de 0,07 kW.
3. Pentru a încălzi o casă de N metri pătrați, veți avea nevoie de N*0,07 kW.
4. Pentru ACM la numărul rezultat se adaugă 15-20% suplimentar, adică N*0,07*0,85 sau N*0,07*0,80.

Acest calcul va fi optim pentru încăperile cu tavane care nu depășesc înălțimea de 2,7 m. Calcule mai precise vor fi făcute de specialiști în timpul pregătirii proiectului.

Lucrări pregătitoare înainte de operare

Pregătirea pentru asamblarea, conectarea și punerea în funcțiune a unei pompe de căldură din seria apă-apă include o serie de pași standard, cu care ne vom familiariza mai târziu.

Alegerea sursei optime de apă

Trebuie remarcat faptul că nu orice sursă deschisă sau fântână potrivit pentru funcționarea neîntreruptă a pompei de căldură. Calitatea apei joacă un rol important, dar filtrele vor ajuta la rezolvarea problemei contaminării.

Este permisă utilizarea unui rezervor sau iaz situat pe o rază de 100 de metri de clădire. Dacă nu există o astfel de sursă, atunci apare necesitatea forării puțurilor.

Alegerea sursei pentru o pompă de căldură ar trebui să se bazeze pe ușurința de utilizare și costul de utilizare. Dacă există un rezervor deschis în apropiere, este mai înțelept să îl utilizați

Comportamentul unei surse deschise este mai previzibil decât apa subterană, așa că, dacă este posibil, este mai bine să acordați preferință rezervoarelor.

Instalarea unui sistem termic folosind un puț

Pentru a instala un sistem folosind o pompă de căldură, veți avea nevoie de două puțuri. Una dintre puțuri se numește de obicei debit. În aceasta este scufundată o pompă specială, cu ajutorul căreia se preia apa pentru prelucrarea ulterioară în sistem. Al doilea puț este un puț de primire. Apa răcită este scursă în el.

Puțurile de scurgere și alimentare trebuie să fie amplasate la cel puțin 15 metri una de cealaltă.

Adâncimea puțului de debit nu trebuie să depășească 50 de metri. Cu cât sursa de apă este mai adâncă, cu atât pompa este mai puternică necesară pentru a o alimenta, ceea ce va crește cantitatea de energie consumată.

Construirea unui puț de debit

Inainte de a incepe sa functioneze bine un debit, este important sa aflati cata apa poate produce si cat lichid este necesar pentru a furniza caldura intregii incaperi. Cu cât temperatura apei este mai mare, cu atât va fi mai puțin necesară pentru încălzire.

Este important să precalculați volumul V, care trebuie pompat din puț în decurs de o oră pentru a încălzi camera. Să presupunem că există o pompă a cărei putere termică este egală cu un anumit număr Q kW și consumul de energie - la număr P kW. De asemenea, va trebui să aflați temperatura apei subterane (t1) şi temperatura lor după schimb de temperatură (t2).

Apoi formula pentru calcularea volumului cantității necesare de apă pe oră arată astfel:

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

Este imposibil din punct de vedere analitic să se determine capacitatea unui puț de debit de a produce volumul necesar de apă, așa că este testat. Timp de 3 zile, pompa pompează neîntrerupt apa din fântână. În acest fel, puțul de recepție este, de asemenea, verificat pentru capacitatea sa de a primi cantitatea necesară de apă sub sarcină mare.

Este important să înțelegeți că apele subterane se comportă imprevizibil, astfel încât cantitatea de apă dintr-un puț de debit poate deveni mai mică în timp. De exemplu, primăvara sunt maree înalte, dar iarna, dimpotrivă, apa scade. Dacă nu este suficientă apă în fântână, sistemul se oprește automat și nu are loc încălzirea.

Caracteristicile puțului de primire

Puțul tubului receptor este situat în aval de apa subterană. Este imposibil din punct de vedere analitic să se determine în ce direcție se mișcă apa. Prin urmare, în practică, un puț arbitrar este selectat ca puț de debit și lansat în el submersibil pompa.

Dacă nivelul apei nu scade în timpul funcționării sistemului, atunci alegerea a fost făcută corect.Dacă nivelul a scăzut și temperatura apei a scăzut, atunci este necesar să schimbați pozițiile puțurilor - mutați submersibil pompează într-o altă gaură.

Conducta de scurgere în puțul de recepție trebuie scufundată câțiva centimetri în apă, fără a ajunge la fund. Dacă aruncați lichidul rezidual de sus, va duce la aglomerarea cu apă. Puțul tubului poate să nu mai primească apă și să se înfunde.

Rezultatul amenință să se reverse, iar iarna, posibil înghețare. Cele mai bune opțiuni pentru o sursă de recepție sunt un râu sau un iaz. Dacă aceste obiecte nu sunt în apropiere, atunci este nevoie să forați una sau mai multe puțuri de recepție pentru a vă asigura împotriva revărsării.

Figura prezintă un exemplu de utilizare a unui puț ca puț de primire și debit

Este imposibil de aflat dacă o fântână va primi apă fie analitic, fie prin testare. Practica arată că un puț de scurgere poate absorbi apă neîntrerupt timp de mulți ani sau poate eșua complet într-un singur sezon.

Există tehnologii care vă permit să utilizați un puț ca debit și un puț de primire, dar această metodă nu este eficientă - funcționarea va fi însoțită de dificultăți, scăderea temperaturii apei, înfundarea apei și o serie de alte probleme sunt posibile.

Proiectarea unui sistem folosind un rezervor

Iazul selectat trebuie să fie suficient de adânc, astfel încât straturile inferioare de apă să nu înghețe în timpul înghețurilor severe. În regiunile sudice, adâncimea optimă va fi de aproximativ 1 metru; în regiunile nordice va fi necesară o sursă cu adâncimea de 3 metri. De asemenea, iazul trebuie să fie stabil - fluctuațiile nivelului apei și scăderea acestuia sunt inacceptabile.

Există două conducte către rezervor - debit și recepție.În zona de recepție este instalată o pompă submersibilă

Se recomanda folosirea modelelor realizate din HDPE, caracterizat prin durabilitate și fiabilitate. Este important să protejați țevile de îngheț prin izolarea suplimentară a acestora și de spargeri.

Pregătirea locuinței pentru instalarea unei pompe de căldură

Pentru a interacționa cu o pompă de căldură apă-apă, casa trebuie să fie dotată cu un sistem de încălzire pe bază de apă, prezentat sub formă de conducte și baterii de radiatoare. Pentru o mai bună izolare, este permisă și instalarea conductelor de încălzire în podea și pereți.

Dacă echipamentul va fi folosit pentru furnizarea apei calde, atunci casa trebuie să aibă un sistem de colectare. Pentru a funcționa pompa, trebuie să fiți conectat la o rețea electrică cu putere nelimitată.

Fără măsuri suplimentare pentru izolarea termică a casei (izolare din exterior, montarea ferestrelor cu două camere etc.) nu are sens operarea unei pompe de căldură.

Experții recomandă instalarea suplimentară sistem de ventilație de alimentare cu un mecanism de încălzire a aerului. Freonul folosit în echipament este dăunător pentru oameni. Dacă în circuitul sistemului există microfracturi, gazul va fi eliberat și astfel va disloca aerul din cameră. Agentul frigorific poate provoca exacerbarea bolilor pulmonare și a crizelor de astm la oameni.

O pompă de căldură este un echipament greu, greutatea sa poate ajunge la o tonă (în funcție de putere și dimensiune), astfel încât în ​​unele cazuri instalarea ei necesită construirea unei fundații proprii, neconectate la fundația cabanei.

Înainte de a instala echipamentul, trebuie să țineți cont de dimensiunile permise ale încăperii și să mențineți distanța față de pereții specificate în pașaportul produsului.

Echipament optional

Alegere echipamente suplimentare pentru pompa de caldura - o sarcină responsabilă, a cărei soluție determină în mare măsură durata de viață pe termen lung a sistemului de încălzire în ansamblu și absența problemelor în funcționare.

Submersibil pompa pentru puturi si rezervoare

Dacă sistemul folosește o pompă de căldură pentru a furniza apă caldă, atunci un dispozitiv cu putere redusă poate reduce presiunea din robinete. O pompă puternică va rezolva această problemă, dar consumă mai multă energie. Puterea minimă admisă în timpul funcționării FGP — 1 kW.

Există multe modificări diferite submersibil pompe Alegerea se face luând în considerare trei criterii, acestea sunt:

• Cantitate lichidăfolosit pentru pompare (cu cât trebuie transportată mai multă apă, cu atât puterea pompei trebuie să fie mai mare).
• Adâncime bine (cu cât putul este mai adânc, cu atât ar trebui să fie mai mare puterea echipamentului);
• Diametrul puțului (în mod tradițional, arborii de 4 inci sunt preferați deoarece au cel mai mare număr de pompe, spre deosebire de cei de 3 inci).

Pentru a determina adâncimea puțului, este necesar să atașați o greutate la o frânghie și să o coborâți în arbore. Partea umedă a frânghiei va indica adâncimea completă a puțului, partea uscată va determina distanța de la începutul apei până la suprafață.

Pompa este scufundată în sondă la o adâncime specificată de producătorul dispozitivului. De obicei, pașaportul tehnic indică câți metri ar trebui să fie între suprafața apei și pompă, fundul excavației și pompă.

Atât pompele universale, cât și echipamentele special concepute pentru puțuri pot fi potrivite pentru mine. Dacă mina a fost dezvoltată de profesioniști, atunci este mai puțin înfundată cu nisip, astfel încât să puteți folosi în siguranță o pompă universală.

Pompele concepute special pentru puțuri sunt mai scumpe, dar fac față bine nisipului și murdăriei și devin mai puțin înfundate. Cele universale sunt sensibile la conținutul organic ridicat; trebuie curățate în mod regulat de murdărie, drept urmare durata lor de viață este redusă.

Trebuie să se acorde preferință pompelor cu automatizare, deoarece dacă motorul se supraîncălzește, există blocaj excesiv sau nu există apă în puț, acestea se opresc de la sine, drept urmare motorul nu se supraîncălzește și nu se defectează.

Pe baza principiului de funcționare, există 2 tipuri submersibil pompe:

• Centrifugal.
• Vibrând.

Pentru lucrările în puțuri producătoare de apă în calcar sunt de preferat modelele centrifuge adânci. Sunt sensibili la apa cu granule de nisip și suspensie de argilă.

Dacă pompa de căldură va fi conectată la un rezervor deschis, este mai bine să utilizați un echipament de pompare de suprafață conceput pentru pomparea apei murdare sau un dispozitiv de vibrații ieftin.

Schimbător de căldură intermediar cu pompă de căldură

În pompele de căldură, freonul s-ar putea să nu fie răcit suficient de bine în timpul circulației, determinând supraîncălzirea compresorului din cauza temperaturilor excesive de refulare. Prin urmare, este important să se îmbunătățească răcirea substanței, reducând astfel presiunea din circuite.

Există o altă problemă care este comună tuturor pompelor de căldură - agentul frigorific se poate amesteca cu vaporii de apă. Dacă intră lichid în compresor, poate apărea ciocan de apa. În acest caz, va fi necesară repararea sau înlocuirea piesei. De asemenea, apa poate pătrunde în ulei și este dificil să o scoateți de acolo.

Toate problemele descrise mai sus sunt rezolvate prin instalarea unui schimbător de căldură intermediar.Există trei tipuri de schimbătoare de căldură - tip deschis, înveliș și tub și serpentin.

Modificarea de tip deschis neutralizează lichidul care intră în freon în timpul circulației, ceea ce minimizează probabilitatea ciocan de apa compresor. Dispozitivul are performanțe ridicate cu un consum minim de energie.

Când instalați un schimbător de căldură de tip deschis, este important să selectați dimensiunea corectă a conductei de lichid pentru a asigura o compresie minimă a presiunii

Țevile selectate corespunzător vor neutraliza posibilitatea de fierbere a lichidului. În acest caz, supapa trebuie să aibă un debit suficient pentru ca lichidul să poată pătrunde în dispozitiv la o diferență de presiune scăzută.

Schimbatorul de caldura cu manta si tub este prezentat sub forma unei structuri inchise. Schimbul de căldură are loc prin pereții țevilor, iar lichidul și agentul frigorific din el nu se amestecă, spre deosebire de cele deschise, care asigură presiune mare pentru circulația aburului și a aerului.

Schimbătorul de căldură cu bobine se distinge prin prezența unui regulator de debit care controlează fluxul de freon lichid. Dimensiunea dispozitivului depinde direct de puterea pompei de căldură. Este necesar să selectați un produs ținând cont de funcționalitatea și cantitatea disponibilă. Este indicat să acordați preferință modelelor pliabile.

Filtre pompe de căldură

Apa din fântâni sau rezervoare nu vine în formă pură. Poate contine nisip, murdarie, diverse oligoelemente - fier, hidrogen sulfurat, mangan, clor, amoniac etc. Inainte de a intra in pompa de caldura apa trebuie filtrata.

În primul rând, este necesar să se elimine substanțele mari - pietre, nisip, murdărie, nămol. Pentru a le scoate din apă, este necesară instalarea hidrociclon.

Un hidrociclon este un dispozitiv necesar pentru purificarea apei brute.Trebuie selectat luând în considerare puterea pompei

În continuare, este important să instalați filtre care elimină fierul, hidrogenul sulfurat, manganul și amoniacul. Aceste microelemente scurtează durata de viață a echipamentului și îl expun la coroziune.

Puteți folosi filtre osmoza inversa, balsam, dispozitive de îndepărtare a fierului și modificările acestora. Pentru a furniza apă caldă potabilă, ar trebui să o echipați suplimentar cu filtre de carbon și un sterilizator UV care distruge bacteriile și virușii.

Generator electric pentru energie de rezervă

Pompele de căldură funcționează din rețeaua electrică, așa că în cazul unei pane de curent, casa va rămâne fără încălzire. Este recomandabil să achiziționați suplimentar un generator electric care funcționează cu substanțe inflamabile.

Este important ca generatorul electric să poată genera puterea necesară pentru a funcționa compresorul pompei

Caracteristicile de funcționare a unei astfel de pompe de căldură

O dată pe an, este necesar să se efectueze o inspecție vizuală independentă a componentelor pompei, să urmeze recomandările de întreținere - lubrifiați piesele în timp util, monitorizați funcționarea corectă a dispozitivului atunci când pompați apă.

Unele tipuri de echipamente necesită inspecție regulată (de obicei de 1-2 ori pe an) de către specialiștii centrului de service. În timpul inspecției, se dezvăluie următoarele:

• uleiul de motor se scurge prin fisuri din circuit;
• calitatea fixărilor și îmbinărilor;
• nivelul de presiune în rezervoare și circuite;
• defecțiuni la cablajul de alimentare.

Instalarea unei pompe de căldură apă-apă trebuie efectuată de specialiști instruiți. Ineficacitatea sistemului se datorează cel mai adesea instalării sale incorecte. Echipamentele termice sunt potrivite pentru utilizarea atât de către locuitorii din regiunile de sud, cât și de nord.

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipul vă va prezenta principiul de funcționare și caracteristicile dispozitivului:

Drept urmare, putem concluziona că o pompă de căldură apă-apă este considerată un echipament eficient și ecologic, conceput pentru a încălzi case de până la 150 de metri pătrați. Amenajarea unei zone mai mari poate necesita anchete de inginerie destul de complexe.

Dacă aveți întrebări în timp ce citiți informațiile furnizate, vă rugăm să le întrebați în blocul de mai jos. Așteptăm comentariile dumneavoastră, întrebările pe această temă, poveștile și fotografiile despre construcția unei minihidrocentrale cu propriile mâini. Ne interesează opinia dumneavoastră.