Vand-til-vand varmepumpe: enhed, driftsprincip, regler for at arrangere opvarmning baseret på det

Til opvarmning og levering af varmt vand til private hjem er det tilrådeligt at bruge en vand-til-vand varmepumpe drevet af naturlige kilder - grundvand, floder, reservoirer osv. Systemet er absolut miljøsikkert og kræver ikke almindelige omkostninger til forbrugsstoffer, hvorfor det bliver mere og mere efterspurgt.

Vi vil tale om muligheder for en varmepumpe, der bruger øko-energi fra vand til at overføre den til husholdningernes varmesystemer. For nysgerrige hjemmehåndværkere har vi beskrevet funktionsprincipperne for populære udstyrsmuligheder og konstruktionsteknologi. Her finder du ud af hvilket udstyr der kræves for at systemet kan fungere.

Driftsprincip for en vand-til-vand varmepumpe

Varmepumpen inkorporerer princippet om Carnot-cyklussen.Det ligger i, at et stof, der bevæger sig gennem et lukket system og ændrer dets aggregeringstilstand fra flydende til gasformigt under påvirkning af kemiske, fysiske eller termiske faktorer, frigiver og absorberer en enorm mængde termisk energi.

Arbejdsstoffet er en termisk bærer - vand fra en brønd eller et reservoir.

Selv om vinteren holder naturlige kilder i en vis dybde en positiv temperatur, så der kan udvindes termisk energi fra dem hele året rundt. Den eneste ulempe ved installationen er det høje strømforbrug og behovet for at købe ekstra udstyr.

Diagrammet viser cirkulationsvejen for vand og kølemiddel. Systemet giver dig mulighed for at modtage termisk energi, uanset årstiden

Hovedelementerne i en vand-til-vand varmepumpe:

• kompressor;
• fordamper;
• kondensator;
• ekspansion induktionsventil;
• automatisk system, der overvåger indikatorer;
• flere linjer af kobberrør;
• arbejdsstof (kølemiddel).

Ved hjælp af en speciel pumpe strømmer vand gennem rør fra kilden til varmeenheden, hvorefter det interagerer med gas (freon), som koger ved en temperatur på +2-3 grader. Freon absorberer noget af varmen fra vandet og suges ind i kompressoren, hvor dens temperatur stiger under kompression.

Varmepumpeudstyr fylder meget, men giver mulighed for at slippe af med brugsafhængighed

Dernæst kommer kølemidlet ind i kondensatoren, hvorefter det varme stof opvarmer vandet til en given temperatur (fra +40 til +80 grader), som transporteres gennem varmesystemets rør.

Afkølet vand kommer ind i fordamperen og dræner derefter ned i modtagebrønden.Efter at have passeret gennem kondensatoren bliver kølemidlet flydende og samler sig i bunden af ​​elementet og vender derefter tilbage gennem gashåndtaget til dets oprindelige placering. Derefter gentages cyklussen.

Hvad skal man kigge efter, når man arrangerer sådan opvarmning?

Der er et stort antal forskellige modifikationer af varmepumper designet til lokaler af ethvert formål og størrelse, samt drift under forskellige forhold. Udstyret er beregnet til opvarmning af huse med et samlet areal på 50 til 150 kvadratmeter.

Retningslinje nr. 1 - vandhårdhed

Vandkvaliteten af ​​en brønd eller et reservoir spiller en vigtig rolle, når du vælger udstyr. Ikke alle modeller er i stand til at arbejde på hårdt vand, der indeholder store mængder mangan og jern.

En høj koncentration af disse elementer skader systemet - korrosion dannes på rørene hurtigere, hvilket fører til et fald i udstyrets effektivitet og dets levetid.

Inden du køber en varmepumpe, skal du derfor tage vandprøve og analysere det for tilstedeværelsen af ​​disse og andre sporstoffer - hydrogensulfid, ammoniak, klor osv. Normalt, hvis temperaturen i dammen overstiger +13 grader, så er der stor sandsynlighed for, at der er mange jern- og manganioner i vandet.

Vand-til-vand varmepumpen er således valgt under hensyntagen til vandets hårdhed. Der er systemer, hvis elementer er maksimalt beskyttet mod korrosion, men de er dyrere.

Retningslinje nr. 2 - driftsform

Varmepumpen kan bruges som eneste varmekilde eller i forbindelse med andre anlæg. Derfor, før du vælger en model, er det vigtigt at bestemme, i hvilken tilstand enheden vil fungere.

Der er to typer systemdrift:

• Monovalent. Enhederne har stor kraft og er velegnede til opvarmning af et hjem.
• Bivalent. Mindre effektive enheder supplerer hovedopvarmningsudstyret.

For at bygge et autonomt system med en hovedvand-til-vand-varmeenhed har du brug for en monovalent type.

Retningslinje nr. 3 - pumpeeffekt

Strøm er en vigtig indikator, når du vælger en varmepumpe, da systemets ydeevne afhænger af det. Jo højere effekt, jo højere effektivitet er udstyret, men jo højere energiforbrug.

Ydeevnen af ​​vand-til-vand varmepumpen vælges ud fra reelle behov

Hvis du vælger en enhed med utilstrækkelig strøm, vil systemets effektivitet falde, hvis varmetabet i huset overstiger den mængde energi, som systemet leverer.Varmepumpen kan køre døgnet rundt, men det vil ikke have nogen effekt på grund af faldet i vandtemperaturen.

Når varmetabet i en bygning er lavere end anlæggets varmeoverførsel, starter pumpen normalt automatisk i nogle minutter, opvarmer vandet til den indstillede temperatur og transporterer det gennem systemet. Derefter slukker den, indtil temperaturen falder et par grader. Derefter gentages cyklussen.

Retningslinje nr. 4 - funktionalitet af en specifik model

Varmepumper kan have yderligere funktioner, disse er:

• Et automatisk kontrolsystem, der giver dig mulighed for at justere mikroklimaet i rummet efter din smag. Styringen udføres normalt ved hjælp af en fjernbetjening.
• Vandvarmefunktion til varmtvandsforsyning.
• Lydtæt hus.
• Mulighed for tilslutning til andre varmesystemer, solfangere, som vil gøre varmeudstyret helt autonomt.

Levetiden for vand-til-vand varmepumper overstiger normalt 30 år.

Lige så vigtigt, når du vælger udstyr, er omkostningerne ved installation og installation.

Beregning af den nødvendige varmepumpeeffekt

Før du køber et system, er det vigtigt først at udarbejde et projekt og beregne den nødvendige udstyrseffekt. Produktiviteten beregnes under hensyntagen til det faktiske behov for termisk energi. Der tages højde for varmeforbrug, varmetab i hjemmet og tilstedeværelsen eller fraværet af et kredsløb DHW.

Beregningsalgoritme:

1. Vi beregner det samlede areal af opvarmede lokaler.
2. Vi bestemmer den nødvendige mængde energi til opvarmning. Den optimale indikator pr. 1 kvadratmeter er 0,07 kW.
3. For at opvarme et hus på N kvadratmeter skal du bruge N*0,07 kW.
4. Til DHW yderligere 15-20 % tilføjes til det resulterende tal, det vil sige N*0,07*0,85 eller N*0,07*0,80.

Denne beregning vil være optimal for rum med lofter, der ikke overstiger en højde på 2,7 m. Mere nøjagtige beregninger vil blive foretaget af specialister under udarbejdelsen af ​​projektet.

Forberedende arbejde før operation

Forberedelse til montage, tilslutning og idriftsættelse af en varmepumpe fra vand-til-vand-serien omfatter en række standardtrin, som vi vil stifte bekendtskab med senere.

Valg af den optimale vandkilde

Det skal bemærkes, at ikke alle open source eller vandbrønd velegnet til uafbrudt drift af varmepumpen. Vandkvalitet spiller en vigtig rolle, men filtre vil hjælpe med at løse problemet med forurening.

Det er tilladt at bruge et reservoir eller en dam beliggende inden for en radius af 100 meter fra bygningen. Hvis der ikke er en sådan kilde, opstår behovet for at bore brønde.

Valget af kilde til en varmepumpe bør baseres på brugervenlighed og omkostninger ved brug. Hvis der er et åbent reservoir i nærheden, er det klogere at bruge det

Opførselen af ​​en åben kilde er mere forudsigelig end grundvand, så hvis det er muligt, er det bedre at give præference til reservoirer.

Installation af et termisk system ved hjælp af en brønd

For at installere et system ved hjælp af en varmepumpe skal du bruge to brønde. En af brøndene kaldes normalt debet. Det er i dette, at en speciel pumpe nedsænkes, ved hjælp af hvilken vand tages til efterfølgende behandling i systemet. Den anden brønd er en modtagebrønd. Afkølet vand drænes ind i det.

Afløbs- og forsyningsbrøndene skal placeres mindst 15 meter fra hinanden.

Debetbrøndens dybde bør ikke overstige 50 meter. Jo dybere vandkilden er, jo kraftigere kræves pumpen til at forsyne den, hvilket vil øge mængden af ​​forbrugt energi.

Konstruktion af en debetbrønd

Inden man begynder at drive en debetbrønd, er det vigtigt at finde ud af, hvor meget vand den kan producere, og hvor meget væske der skal til for at give varme til hele rummet. Jo højere vandtemperaturen er, jo mindre skal den bruges til opvarmning.

Det er vigtigt at forudberegne volumen V, som skal pumpes ud af brønden inden for en time for at opvarme rummet. Lad os sige, at der er en pumpe, hvis varmeydelse er lig med et vist antal Q kW, og strømforbrug - til antallet P kW. Du skal også finde ud af temperaturen på grundvandet (t1) og deres temperatur efter temperaturudveksling (t2).

Så ser formlen til beregning af volumen af ​​den nødvendige mængde vand i timen således ud:

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

Det er analytisk umuligt at bestemme en debetbrønds evne til at producere den nødvendige mængde vand, så den testes. I 3 dage pumper pumpen uafbrudt vand fra brønden. På denne måde kontrolleres også modtagebrønden for dens evne til at modtage den nødvendige mængde vand under høj belastning.

Det er vigtigt at forstå, at grundvandet opfører sig uforudsigeligt, så mængden af ​​vand fra en debetbrønd kan blive mindre over tid. For eksempel er der højvande om foråret, men om vinteren falder vandet tværtimod. Hvis der ikke er nok vand i brønden, slukker systemet automatisk, og opvarmning sker ikke.

Funktioner af modtagebrønden

Den modtagende rørbrønd er placeret nedstrøms for grundvandet. Det er analytisk umuligt at afgøre, i hvilken retning vandet bevæger sig. Derfor udvælges en vilkårlig brønd i praksis som en debetbrønd og lanceres i den nedsænkelig pumpe.

Hvis vandstanden ikke falder under driften af ​​systemet, blev valget truffet korrekt.Hvis niveauet er faldet, og vandtemperaturen er faldet, er det nødvendigt at ændre brøndens positioner - flyt nedsænkelig pumpe ind i et andet hul.

Afløbsrøret ind i modtagebrønden skal nedsænkes et par centimeter i vand, uden at nå bunden. Hvis du smider spildvæske fra oven, vil det føre til vandfyldning. Rørbrønden kan stoppe med at modtage vand og blive tilstoppet.

Resultatet truer overløb, og om vinteren mulig isning. De bedste muligheder for en modtagende kilde er en flod eller dam. Hvis disse genstande ikke er i nærheden, er der behov for at bore en eller flere modtagebrønde for at sikre sig mod overløb.

Figuren viser et eksempel på anvendelse af én brønd som en modtage- og debiteringsbrønd

Det er umuligt at finde ud af, om en brønd vil modtage vand enten analytisk eller ved test. Praksis viser, at en drænbrønd uafbrudt kan optage vand i mange år, eller den kan helt svigte på én sæson.

Der er teknologier, der giver dig mulighed for at bruge en brønd som en debet- og en modtagebrønd, men denne metode er ikke effektiv - drift vil blive ledsaget af vanskeligheder, et fald i vandtemperaturen, vandfyldning og en række andre problemer er mulige.

Design af et system ved hjælp af et reservoir

Den valgte dam skal være dyb nok, så de nederste lag af vand ikke fryser under hård frost. I de sydlige regioner vil den optimale dybde være cirka 1 meter; i de nordlige regioner vil en kilde med en dybde på 3 meter være påkrævet. Også dammen skal være stabil - udsving i vandstanden og dens fald er uacceptable.

Der er to rørledninger til reservoiret - debitering og modtagelse.En dykpumpe er installeret i modtageområdet

Det anbefales at bruge modeller lavet af HDPE, kendetegnet ved holdbarhed og pålidelighed. Det er vigtigt at beskytte rør mod frysning ved yderligere at isolere dem og mod gennembrud.

Klargøring af dit hjem til en varmepumpeinstallation

For at kunne interagere med en vand-til-vand varmepumpe skal huset være udstyret med et vandbaseret varmesystem, præsenteret i form af rør og radiatorbatterier. For bedre isolering er det også tilladt at installere varmerør i gulv og vægge.

Hvis udstyret skal bruges til at levere varmt vand, så skal huset have et opsamlingssystem. For at betjene pumpen skal du være tilsluttet et elektrisk netværk med ubegrænset strøm.

Uden yderligere foranstaltninger til varmeisolering af huset (isolering udefra, montering af dobbeltkammervinduer osv.) at betjene en varmepumpe giver ikke mening.

Eksperter anbefaler yderligere installation forsyning af ventilationsanlæg med en luftvarmemekanisme. Freonen, der bruges i udstyret, er skadelig for mennesker. Hvis der er i systemkredsløbet mikrofrakturer, vil gassen blive frigivet og derved fortrænge luft fra rummet. Kølemidlet kan forårsage forværring af lungesygdomme og astmaanfald hos mennesker.

En varmepumpe er tungt udstyr, dens vægt kan nå et ton (afhængigt af effekt og størrelse), så i nogle tilfælde kræver dens installation opførelsen af ​​sit eget fundament, ikke forbundet med fundamentet af sommerhuset.

Før du installerer udstyret, skal du tage højde for de tilladte dimensioner af rummet og opretholde afstanden til væggene, der er angivet i produktpasset.

Ekstraudstyr

Valg ekstraudstyr til varmepumpe - en ansvarlig opgave, hvis løsning i vid udstrækning bestemmer den langsigtede levetid for varmesystemet som helhed og fraværet af problemer i driften.

Nedsænkelig pumpe til brønde og reservoirer

Hvis systemet bruger en varmepumpe til at levere varmt vand, så kan en enhed med lav effekt reducere trykket i hanerne. En kraftig pumpe vil løse dette problem, men den bruger mere energi. Minimum tilladt effekt under drift FGP - 1 kW.

Der er mange forskellige modifikationer nedsænkelig pumper Valget er taget under hensyntagen til tre kriterier, disse er:

• Flydende mængdebruges til pumpning (jo mere vand der skal transporteres, jo højere skal pumpeeffekten være).
• Brønd dybde (jo dybere brønden er, jo større skal udstyrets kraft være);
• Brønd diameter (traditionelt foretrækkes 4-tommers aksler, fordi de har det største antal pumper, i modsætning til 3-tommers).

For at bestemme brøndens dybde er det nødvendigt at fastgøre en vægt til et reb og sænke den ned i skaftet. Den våde del af rebet vil angive brøndens fulde dybde, den tørre del bestemmer afstanden fra begyndelsen af ​​vandet til overfladen.

Pumpen er nedsænket i brøndboringen til en dybde specificeret af enhedsproducenten. Normalt angiver det tekniske pas, hvor mange meter der skal være mellem vandoverfladen og pumpen, bunden af ​​udgravningen og pumpen

Både universalpumper og udstyr specielt designet til brønde kan være velegnet til miner. Hvis minen blev udviklet af fagfolk, er den mindre tilstoppet med sand, så du kan sikkert bruge en universalpumpe.

Pumper designet specielt til brønde er dyrere, men de klarer sand og snavs godt og bliver mindre tilstoppede. Universale er følsomme over for højt organisk indhold; de skal regelmæssigt rengøres for snavs, hvilket resulterer i, at deres levetid reduceres.

Fortrinsret bør gives til pumper med automatisering, da hvis motoren overophedes, der er overdreven blokering, eller der ikke er vand i brønden, slukker de af sig selv, som et resultat af, at motoren ikke overophedes og fejler.

Ud fra driftsprincippet er der 2 typer nedsænkelig pumper:

• Centrifugal.
• Vibrerende.

Til arbejde i brønde, der producerer vand i kalksten, er centrifugal dybe modeller at foretrække. De er følsomme over for vand med sandkorn og lersuspension.

Hvis varmepumpen skal tilsluttes et åbent reservoir, er det bedre at bruge overfladepumpeudstyr designet til pumpning af snavset vand eller en billig vibrationsanordning.

Varmepumpe mellemvarmeveksler

I varmepumper er freonen muligvis ikke afkølet godt nok under cirkulationen, hvilket får kompressoren til at overophedes på grund af for høje afgangstemperaturer. Derfor er det vigtigt at forbedre afkølingen af ​​stoffet og derved reducere trykket i kredsløbene.

Der er et andet problem, som er fælles for alle varmepumper - kølemidlet kan blandes med vanddamp. Hvis der kommer væske ind i kompressoren, kan det forekomme vandhammer. I dette tilfælde vil reparation eller udskiftning af delen være nødvendig. Desuden kan der komme vand ind i olien, og det er svært at fjerne det derfra.

Alle de ovenfor beskrevne problemer løses ved at installere en mellemvarmeveksler.Der er tre typer varmevekslere - åben type, skal-og-rør og spole.

Den åbne type modifikation neutraliserer væsken, der kommer ind i freon under cirkulation, hvilket minimerer sandsynligheden vandhammer kompressor. Enheden har høj ydeevne med minimalt strømforbrug.

Ved installation af en åben varmeveksler er det vigtigt at vælge den korrekte størrelse af væskerørledningen for at sikre minimal trykkompression

Korrekt udvalgte rør vil neutralisere muligheden for kogende væske. I dette tilfælde skal ventilen have tilstrækkelig gennemstrømning, så væske kan trænge ind i apparatet med en lav trykforskel.

Skal-og-rør varmeveksleren præsenteres i form af en lukket struktur. Varmeudveksling sker gennem væggene i rørene, og væsken og kølemidlet i det blandes ikke, i modsætning til åbne, hvilket giver højt tryk til cirkulation af damp og luft.

Spolevarmeveksleren er kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​en strømningsregulator, der styrer strømmen af ​​flydende freon. Enhedens størrelse afhænger direkte af varmepumpens effekt. Det er nødvendigt at vælge et produkt under hensyntagen til funktionaliteten og den tilgængelige mængde. Det er tilrådeligt at give fortrinsret til sammenklappelige modeller.

Varmepumpe filtre

Vand fra brønde eller reservoirer kommer ikke i ren form. Det kan indeholde sand, snavs, forskellige sporstoffer - jern, svovlbrinte, mangan, klor, ammoniak osv. Inden det går i varmepumpen, skal vandet filtreres.

Først og fremmest er det nødvendigt at fjerne store stoffer - sten, sand, snavs, silt. For at fjerne dem fra vandet kræves installation hydrocyklon.

En hydrocyklon er en anordning, der kræves til grov vandrensning.Den skal vælges under hensyntagen til pumpens effekt

Dernæst er det vigtigt at installere filtre, der fjerner jern, svovlbrinte, mangan og ammoniak. Disse mikroelementer forkorter udstyrets levetid og udsætter det for korrosion.

Du kan bruge filtre omvendt osmose, blødgøringsmidler, jernfjernere og deres modifikationer. For at levere varmt drikkevand bør du desuden udstyre det med kulfiltre og en UV-sterilisator, der ødelægger bakterier og vira.

Elektrisk generator til reservestrøm

Varmepumper opererer fra det elektriske netværk, så hvis der er strømafbrydelse, vil huset stå uden varme. Det er tilrådeligt at købe en elektrisk generator, der kører på brændbare stoffer.

Det er vigtigt, at den elektriske generator kan generere den nødvendige strøm til at drive pumpekompressoren

Funktioner ved drift af en sådan varmepumpe

En gang om året er det nødvendigt at udføre en uafhængig visuel inspektion af pumpekomponenterne, følg anbefalingerne for vedligeholdelse - smør delene rettidigt, overvåg enhedens korrekte drift ved pumpning af vand.

Nogle typer udstyr kræver regelmæssig inspektion (normalt 1-2 gange om året) af servicecenterspecialister. Ved inspektionen afsløres følgende:

• motorolie lækker gennem revner i kredsløbet;
• kvalitet af fastgørelser og forbindelser;
• trykniveau i tanke og kredsløb;
• funktionsfejl i strømledningerne.

Installationen af ​​en vand-til-vand varmepumpe bør udføres af uddannede specialister. Systemets ineffektivitet skyldes oftest dets forkerte installation. Termisk udstyr er velegnet til brug af både indbyggere i den sydlige og nordlige region.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Videoen vil introducere dig til princippet om drift og funktioner på enheden:

Som følge heraf kan vi konkludere, at en vand-til-vand varmepumpe betragtes som et effektivt miljøvenligt udstyr designet til at opvarme huse op til 150 kvadratmeter. At arrangere et større område kan kræve ret komplekse tekniske undersøgelser.

Hvis du har spørgsmål, mens du læser oplysningerne, bedes du stille dem i blokken nedenfor. Vi venter på dine kommentarer, spørgsmål om emnet, historier og billeder om opførelsen af ​​et mini-vandkraftværk med dine egne hænder. Vi er interesserede i din mening.