Do ogrzewania i dostarczania ciepłej wody do prywatnych domów zaleca się stosowanie pompy ciepła typu woda-woda, która działa z naturalnych źródeł - wód gruntowych, rzek, zbiorników itp. System charakteryzuje się bezwzględnym bezpieczeństwem środowiskowym, nie wymaga regularnych wydatków na materiały eksploatacyjne, a zatem staje się coraz bardziej popularny.
Porozmawiamy o opcjach urządzenia pompy ciepła, które wykorzystuje ekoenergię wody do przeniesienia jej do domowych systemów grzewczych. Dla dociekliwych rzemieślników domowych opisaliśmy zasady działania popularnych opcji urządzeń i technologii budowy. Dowiesz się od nas, jaki sprzęt jest wymagany do działania systemu.
Zasada działania pompy ciepła woda / woda
Pompa ciepła realizuje zasadę cyklu Carnota. Polega ona na tym, że poruszająca się substancja w układzie zamkniętym i zmieniająca swój stan chemiczny, pod wpływem czynników chemicznych, fizycznych lub termicznych, od cieczy do stanu gazowego, uwalnia i pochłania ogromną ilość energii cieplnej.
Rolą substancji roboczej jest medium termiczne - woda ze studni lub zbiornika.
Nawet w zimie w naturalnych źródłach na pewnej głębokości utrzymuje się dodatnia temperatura, dlatego energia cieplna może być z nich wydobywana przez cały rok. Jedyną wadą instalacji jest wysokie zużycie energii i konieczność zakupu dodatkowego sprzętu.
Wykres pokazuje trajektorię obiegu wody i czynnika chłodniczego. System pozwala na otrzymywanie energii cieplnej niezależnie od pory roku.
Główne elementy pompy ciepła woda / woda:
- kompresor;
- parownik;
- kondensator;
- zawór indukcyjny rozprężny;
- automatyczny system monitorujący wydajność;
- wiele autostrad z rur miedzianych;
- substancja robocza (płyn chłodzący).
Za pomocą specjalnej pompy woda wchodzi do rur ze źródła do instalacji termicznej, a następnie oddziałuje z gazem (freon), gotując się w temperaturze + 2-3 stopni. Freon absorbuje część ciepła z wody i jest zasysany przez sprężarkę, gdzie jego temperatura wzrasta podczas sprężania.
Wyposażenie pompy ciepła zajmuje dużo miejsca, ale daje możliwość pozbycia się zależności od społeczności
Następnie czynnik chłodniczy wchodzi do skraplacza, po czym gorąca substancja ogrzewa wodę do określonej temperatury (od +40 do +80 stopni), która jest transportowana przez rury systemu grzewczego.
Schłodzona woda wchodzi do parownika, a następnie odprowadzana jest do studzienki odbiorczej. Po przejściu przez skraplacz czynnik chłodniczy staje się ciekły i zbiera się na dnie elementu, a następnie powraca do swojego pierwotnego miejsca przez dławik. Następnie cykl się powtarza.
Zgodnie z założeniami pompa ciepła jest odwróconą lodówką. Tylko jego parownik jest zanurzony w wodzie, a podgrzewana część znajduje się na ziemi i wytwarza ciepło. 
Praca wewnętrznej jednostki geosystemu wodno-wodnego ma na celu podgrzanie chłodziwa do obiegów grzewczych i wody do dostarczania gorącej wody 
Pompy ciepła, produkowane do budowy niskich budynków, prosimy o małe wymiary. Używają wody z otwartych zbiorników, studni i płynu przeciw zamarzaniu z zamkniętych systemów, położonych w ziemi 
W zależności od projektu i wyposażenia technicznego, pompy ciepła zużywają od 5 do 25% energii, reszta energii jest przeznaczona na systemy inżynieryjne
Na co zwrócić uwagę organizując takie ogrzewanie?
Istnieje wiele różnych modyfikacji pomp ciepła, zaprojektowanych dla pomieszczeń o dowolnym celu i wielkości, a także pracujących w różnych warunkach. Sprzęt jest przeznaczony do ogrzewania domów o łącznej powierzchni od 50 do 150 metrów kwadratowych.
Numer punktu orientacyjnego 1 - twardość wody
Jakość wody w studni lub zbiorniku odgrywa ważną rolę w doborze sprzętu. Nie wszystkie modele są w stanie pracować na twardej wodzie zawierającej dużą ilość manganu i żelaza.
Wysokie stężenie tych pierwiastków uszkadza układ - korozja powstaje szybciej na rurach, co prowadzi do zmniejszenia wydajności sprzętu i jego żywotności.
Dlatego przed zakupem pompy ciepła pobierana jest próbka wody i analizowana na obecność tych i innych pierwiastków śladowych - siarkowodoru, amoniaku, chloru itp. Zazwyczaj, jeśli temperatura w stawie przekracza +13 stopni, jest bardziej prawdopodobne, że w wodzie jest wiele jonów żelaza i manganu.
Tak więc pompa ciepła woda / woda jest wybierana na podstawie twardości wody. Istnieją systemy, których elementy są najbardziej chronione przed korozją, ale są droższe.
Numer punktu orientacyjnego 2 - tryb działania
Pompa ciepła może być wykorzystywana jako jedyne źródło ciepła lub współdziałać z innymi systemami. Dlatego przed wyborem modelu ważne jest określenie, w jakim trybie urządzenie będzie działać.
W sumie istnieją dwa rodzaje funkcjonowania systemu:
- Monowalentny. Urządzenia mają dużą moc, odpowiednie do ogrzewania domu.
- Biwalentny. Mniej wydajne urządzenia, które uzupełniają główne urządzenia grzewcze.
Do budowy autonomicznego systemu z główną jednostką grzewczą woda-woda potrzebny jest typ monowalentny.
Landmark numer 3 - moc pompy
Moc jest ważnym wskaźnikiem przy wyborze pompy ciepła, ponieważ od tego zależy wydajność systemu. Im wyższa moc, tym wyższa wydajność sprzętu, ale także wyższe zużycie energii.
Wydajność pompy ciepła woda / woda jest wybierana na podstawie rzeczywistych potrzeb.
Wybierając urządzenie o niewystarczającej mocy, wydajność systemu spadnie, jeśli straty ciepła z domu przekroczą ilość energii zwróconej przez system. Pompa ciepła może pracować przez całą dobę, ale jej efekt nie będzie spowodowany spadkiem temperatury wody.
Gdy straty ciepła w budynku są niższe niż przenoszenie ciepła przez system, pompa zwykle uruchamia się automatycznie na kilka minut, podgrzewa wodę do ustawionej temperatury, transportuje ją przez system. Potem wyłącza się do momentu, gdy temperatura spadnie o kilka stopni. Następnie cykl się powtarza.
Landmark numer 4 - funkcjonalnie specyficzny model
Pompy ciepła mogą mieć dodatkowe funkcje, takie jak:
- System automatycznego sterowania, który pozwoli ci dostosować mikroklimat pomieszczenia do smaku. Sterowanie odbywa się zwykle za pomocą pilota.
- Funkcja podgrzewania wody dla ciepłej wody.
- Obudowa dźwiękoszczelna.
- Możliwość podłączenia do innych systemów grzewczych, kolektorów słonecznych, co sprawi, że urządzenia do ogrzewania będą w pełni 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 mocy pompy ciepła
Przed zakupem systemu ważne jest wstępne przygotowanie i obliczenie wymaganej pojemności sprzętu. Wydajność oblicza się uwzględniając rzeczywiste zapotrzebowanie na energię cieplną. Należy wziąć pod uwagę koszty ciepła, straty ciepła w domu oraz obecność lub brak obiegu CWU.
Algorytm obliczeń:
- Oblicz całkowitą powierzchnię ogrzewanych pomieszczeń.
- Określamy niezbędną ilość energii do ogrzewania. Optymalna stawka za 1 metr kwadratowy wynosi 0, 07 kW.
- Aby ogrzać dom do N metrów kwadratowych, potrzebujesz N * 0, 07 kW.
- W przypadku CWU do uzyskanej liczby dodaje się dodatkowe 15-20%, to jest N * 0, 07 * 0, 85 lub N * 0, 07 * 0, 80.
Obliczenia te będą optymalne dla pomieszczeń o sufitach nieprzekraczających wysokości 2, 7 m. Specjaliści dokonają dokładniejszych obliczeń podczas przygotowywania projektu.
Pompy ciepła nie są jeszcze bardzo popularne. Wynika to z taniego niebieskiego paliwa, które obecnie nie ma alternatywy. 
Jednak w obszarach, które nie mają dostępu do scentralizowanego zasilania gazem, instalacja pompy ciepła jest korzystna i celowa. 
Na 1 kW zużytej energii pompa ciepła wytwarza 5-6 kW. W przeciwieństwie do grzejników elektrycznych, które wytwarzają ciepło tak samo jak zużyta energia 
Nowe modyfikacje pomp ciepła nie wymagają ustawienia oddzielnego pomieszczenia. Są praktycznie ciche i kompaktowe, mogą być umieszczone w korytarzach, halach, kuchniach
Prace przygotowawcze przed operacją
Przygotowanie do montażu, podłączenia i uruchomienia pompy ciepła z serii woda-woda obejmuje szereg standardowych kroków, które będziemy badać dalej.
Wybór optymalnego źródła wody
Należy zauważyć, że nie każde źródło lub źródło wody jest odpowiednie do sprawnego działania pompy ciepła. Jakość wody odgrywa ważną rolę, ale filtry mogą rozwiązać problem zanieczyszczenia.
Dopuszczalne jest korzystanie ze stawu lub stawu znajdujących się w promieniu 100 metrów od budynku. Jeśli nie ma takiego źródła, konieczne staje się wiercenie otworów.
Wybór źródła dla pompy ciepła powinien koncentrować się na prostocie i koszcie użytkowania. W przypadku pobliskiego otwartego stawu rozsądniej jest z niego korzystać.
Zachowanie open source jest bardziej przewidywalne niż wody gruntowe, więc jeśli to możliwe, lepiej jest dawać pierwszeństwo zbiornikom wodnym.
Wiercenie i rozwój odwiertu geotermalnego wykorzystywanego w systemie pomp ciepła nie zawsze uzasadnia inwestycję 
Najłatwiejsza i najtańsza wersja parownika - wielokrotnie zwijane pierścienie rur układane w najbliższym zbiorniku 
Ważną zaletą stosowania zbiornika jest minimalny koszt instalacji systemu, który wykorzystuje darmową energię naturalną. 
Gdy wydajność pompy ciepła maleje, rury są wyciągane na powierzchnię, sprawdzają i naprawiają uszkodzenia.
Instalacja systemu grzewczego za pomocą studni
Aby zainstalować system za pomocą pompy ciepła, potrzebne będą dwa dołki. Jedna ze studni nazywa się debetem. To w nim zanurzona jest specjalna pompa, przez którą pobierana jest woda do dalszego przetwarzania w systemie. Druga studnia jest odbiornikiem. Wlewa się do niej schłodzoną wodę.
Studzienki odpływowe i zasilające powinny znajdować się w odległości co najmniej 15 metrów od siebie
Głębokość studni debetowej nie powinna przekraczać 50 metrów. Im głębsze jest źródło wody, tym mocniejsza będzie pompa do jej zasilania, co zwiększy ilość zużywanej energii.
Urządzenie do debetowania
Przed korzystaniem z polecenia zapłaty ważne jest, aby wiedzieć, ile wody jest w stanie dać i ile płynu jest potrzebne, aby cała przestrzeń była ciepła. Im wyższa temperatura wody, tym mniej będzie ona potrzebować do ogrzewania.
Ważne jest, aby wstępnie obliczyć objętość V, którą należy wypompować ze studni w ciągu godziny, aby ogrzać pomieszczenie. Załóżmy, że istnieje pompa, której moc cieplna jest równa pewnej liczbie Q kW, a zużycie energii jest liczbą P kW. Musisz także znać temperaturę wody gruntowej ( t1 ) i jej temperaturę po wymianie ciepła ( t2 ).
Następnie wzór na obliczenie objętości wymaganej ilości wody na godzinę jest następujący:
V = (QP) / (t1-t2).
Z analitycznego punktu widzenia niemożliwe jest określenie zdolności studni debetowej do wytworzenia wymaganej objętości wody, dlatego jest ona testowana. W ciągu 3 dni pompa nieprzerwanie pompuje wodę ze studni. Tak więc studnia testowa jest wykonywana pod kątem możliwości uzyskania wymaganej ilości wody pod dużym obciążeniem.
Ważne jest, aby zrozumieć, że wody gruntowe zachowują się w sposób nieprzewidywalny, więc woda z studni debetowej może w końcu stać się mniejsza. Na przykład wiosną występują przypływy, a zimą woda maleje. Jeśli w studni nie ma wystarczającej ilości wody, system automatycznie wyłącza się, ogrzewanie nie występuje.
Cechy studni odbiorczej
Odbierająca rurowa studnia znajduje się poniżej wód gruntowych. Z analitycznego punktu widzenia niemożliwe jest określenie, w którym kierunku porusza się woda. Dlatego w praktyce dowolna studnia jest wybierana jako debet i do niej włączana jest pompa głębinowa.
Jeśli podczas pracy systemu poziom wody nie spadnie, wybór zostanie dokonany prawidłowo. Jeśli poziom spadł, a temperatura wody spadła, należy w niektórych miejscach wymienić studzienki - przesunąć pompę głębinową do innego otworu.
Rura spustowa w studzience odbiorczej musi być zanurzona kilka centymetrów w wodzie, nie docierając do dna. Jeśli zrzucisz ciecz z góry, doprowadzi to do zalania wodą. Rura rurowa może przestać brać wodę i zatkać.
Wynik grozi przepełnieniem, aw zimie ewentualnym oblodzeniem. Najlepszym sposobem na otrzymanie źródła jest rzeka lub staw. Jeśli te obiekty nie znajdują się w pobliżu, istnieje potrzeba wywiercenia jednego lub więcej otworów odbiorczych, aby zabezpieczyć się przed przelaniem.
Na rysunku pokazano przykład użycia jednego odwiertu jako odbioru i obciążenia
Nie można ustalić, czy studnia przyjmie wodę w sposób analityczny lub testowy. Praktyka pokazuje, że studzienka odpływowa może płynnie wchłaniać wodę przez wiele lat, a nawet w ogóle nie wytrzymać w jednym sezonie.
Istnieją technologie, które pozwalają na korzystanie z jednego odwiertu jako rachunku debetowego i odbiorczego, ale ta metoda nie jest skuteczna - działaniu będą towarzyszyć trudności, prawdopodobnie obniżenie temperatury wody, nasiąkanie wodą i wiele innych problemów.
System urządzenia wykorzystujący zbiornik
Wybrany staw powinien być wystarczająco głęboki, aby dolne warstwy wody nie zamarzały podczas silnych mrozów. W regionach południowych optymalna głębokość wyniesie około 1 metra, w obszarach północnych wymagane będzie źródło o głębokości 3 metrów lub więcej. Również staw musi być stabilny - wahania poziomu wody i jej spadek są niedopuszczalne.
Do zbiornika są dwa rurociągi - debetowy i odbiorczy. Pompa zatapialna jest zainstalowana w recepcji.
Jako rury zaleca się stosowanie modeli HDPE, charakteryzujących się trwałością i niezawodnością. Ważne jest, aby chronić rury przed zamarzaniem, dodatkowo podgrzewać je i przed przełomami.
Przygotowanie domu do instalacji pompy ciepła
Aby oddziaływać z pompą ciepła, woda w domu powinna być wyposażona w wodny system grzewczy, przedstawiony w postaci rur, baterii grzejnikowych. Dla lepszej izolacji podłogi i ścian dopuszczalne jest również instalowanie rur grzewczych.
Jeśli sprzęt będzie używany do dostarczania gorącej wody, w domu musi znajdować się system zbierania. Do obsługi pompy potrzebne jest połączenie elektryczne o nieograniczonej mocy.
Bez dodatkowych środków izolacji cieplnej domu (izolacja na zewnątrz, montaż okien dwukomorowych itp.) Działanie pompy ciepła nie ma sensu.
Eksperci zalecają dodatkowo zainstalowanie świeżego systemu wentylacyjnego z mechanizmem ogrzewania powietrza. Freon używany w sprzęcie jest szkodliwy dla ludzi. Jeśli w obwodzie układu pojawią się mikrowystępy, gaz zostanie uwolniony, a tym samym wypiera powietrze z pomieszczenia. Czynnik chłodniczy może powodować pogorszenie choroby płuc u ludzi, ataki uduszenia.
Pompa ciepła jest ciężkim sprzętem, jej waga może osiągnąć tonę (w zależności od mocy i rozmiaru), dlatego w niektórych przypadkach konieczne jest zbudowanie własnego fundamentu, nie połączonego z fundamentem domku.
Przed instalacją sprzętu należy wziąć pod uwagę dopuszczalne wymiary pomieszczenia, zachować odległość do ścian wskazanych w paszporcie produktu.
Dodatkowe wyposażenie
Wybór dodatkowego wyposażenia pompy ciepła jest kluczowym zadaniem, którego rozwiązanie w dużej mierze determinuje długotrwałą żywotność systemu grzewczego jako całości i brak problemów w działaniu.
Pompa zatapialna do studni i stawów
Jeśli pompa ciepła w systemie jest używana do dostarczania gorącej wody, wówczas urządzenie o małej pojemności może obniżyć ciśnienie w kranach. Mocna pompa rozwiąże ten problem, ale zużywa więcej energii. Minimalna dopuszczalna moc podczas pracy FGP - 1 kW.
Istnieje wiele różnych modyfikacji pomp zatapialnych. Wybór dokonywany jest zgodnie z trzema kryteriami:
- Ilość płynu użytego do pompowania (im więcej wody trzeba będzie przetransportować, tym większa musi być wydajność pompy).
- Głębokość studni (im głębsza studnia, tym większa musi być pojemność sprzętu);
- Średnica studni (tradycyjnie preferowane są wały 4-calowe, ponieważ stworzyły największą liczbę pomp, w przeciwieństwie do 3-calowych).
Aby określić głębokość odwiertu, należy zabezpieczyć ładunek na linie i opuścić ją do kopalni. Mokra część liny wskaże pełną głębokość studni, sucha część określi odległość od początku wody do powierzchni.
Pompa jest zanurzona w odwiercie na głębokość wskazaną przez producenta urządzenia. Zazwyczaj w arkuszu danych wskazuje się, ile metrów powinno znajdować się pomiędzy lustrem wody a pompą, dnem generatora i pompą
Для шахт могут подойти как универсальные насосы, так и оборудование, специально созданное для скважин. Если разработкой шахты занимались профессионалы, то она меньше засоряется песком, поэтому можно смело использовать универсальный насос.
Насосы, спроектированные специально под скважины, стоят дороже, но они отлично справляются с песком и грязью, меньше засоряются. Универсальные чувствительны к большому содержанию органики, их необходимо регулярно очищать от грязи, в результате чего срок их эксплуатации уменьшается.
Отдать предпочтение стоит насосам с автоматикой, поскольку при перегреве мотора, излишнего засора или отсутствия воды в скважине они отключаются самостоятельно, в результате чего двигатель не перегревается и не выходит из строя.
По принципу действия различают 2 вида погружных насосов:
- Центробежные.
- Вибрационные.
Для работы в скважинах, добывающих воду в известняке, предпочтительнее центробежные глубинные модели. Они чувствительны к воде с песчинками и глинистой взвесью.
Если тепловой насос будет подключен к открытому водоему, использовать лучше поверхностное насосное оборудование, предназначенное для перекачки грязной воды, или недорогое вибрационное устройство.
Промежуточный теплообменник теплового насоса
В тепловых насосах во время циркуляции фреон может недостаточно хорошо охлаждаться, что приводит к перегреву компрессора в результате чрезмерной температуры нагнетания. Поэтому важно улучшить охлаждение вещества, тем самым понизив давление в контурах.
Существует еще одна проблема, характерная для всех тепловых насосов, – хладагент может смешиваться с парами воды. Если жидкость попадет в компрессор, то может произойти гидроудар. В этом случае понадобиться ремонт или замена детали. Также вода может попасть в масло, а извлечь ее оттуда затруднительно.
Все вышеописанные проблемы решает установка промежуточного теплообменника. Теплообменники бывают трех видов – открытого типа, кожухотрубные и змеевиковые.
Модификация открытого типа нейтрализует жидкость, попавшую во фреон при циркуляции, что минимизирует вероятность гидроудара компрессора. Устройство отличается высокой производительностью при минимальных затратах мощности.
При установке теплообменника открытого типа важно верно подобрать размер жидкостного трубопровода, чтоб обеспечить минимальное сжатие давления
Грамотно подобранные трубы позволят нейтрализовать возможность закипания жидкости. При этом клапан должен иметь достаточную пропускную способность, чтобы жидкость при низкой разнице давлений смогла проникнуть в устройство.
Кожухотрубный теплообменник представлен в виде закрытой конструкции. Теплообмен происходит через стенки труб, а жидкость и хладагент в нем не смешиваются, в отличие от открытого, что обеспечивает высокое давление для циркуляции пара и воздуха.
Змеевиковый теплообменник отличается наличием регулятора расхода, управляющего потоком жидкого фреона. Размер устройства напрямую зависит от мощности теплового насоса. Выбрать изделие необходимо с учетом функционала и располагаемой суммы. Желательно отдать предпочтение разборным моделям.
Фильтры для теплового насоса
Вода из скважин или водоемов поступает не в чистом виде. В ней может встречаться песок, грязь, различные микроэлементы – железо, сероводород, марганец, хлор, аммиак и др. Перед поступлением в тепловой насос вода должна быть отфильтрована.
Прежде всего, необходимо устранить крупные вещества – камни, песок, грязь, ил. Чтобы убрать их из воды, необходима установка гидроциклона.
Гидроциклон – устройство, требующееся для грубой очистки воды. Выбрать его необходимо с учетом мощности насоса
Далее важно установить фильтры, устраняющие железо, сероводород, марганец, аммиак. Эти микроэлементы сокращают срок эксплуатации оборудования, подвергают его коррозии.
Можно воспользоваться фильтрами обратного осмоса, умягчителями, обезжелезивателями и их модификациями. Для обеспечения питьевой горячей воды дополнительно следует оборудовать угольные фильтры и УФ-стерилизатор, уничтожающий бактерии и вирусы.
Электрогенератор для резервного питания
Тепловые насосы работают от электрической сети, поэтому, если произойдет отключение электропитания, то дом останется без обогрева. Целесообразно дополнительно приобрести электрогенератор, работающий на горючих веществах.
Важно, чтоб электрогенератор мог вырабатывать необходимую мощность для работы компрессора насоса
Особенности эксплуатации такого теплового насоса
Раз в год необходимо проводить самостоятельный визуальный осмотру узлов насоса, выполнять рекомендации по техническому обслуживанию – своевременно смазывать детали, следить за корректностью работы прибора при перекачивании воды.
Некоторые виды оборудования нуждаются в регулярной проверке (обычно 1-2 раза в год) специалистов сервисного центра. В ходе проверки выявляют:
- протечки машинного масла через трещины в контуре;
- качество креплений и соединений;
- уровень давления в баках и контурах;
- неисправности в работе силовой проводки.
Монтаж теплового насоса вода-вода следует поручить обученным специалистам. Неэффективность системы чаще всего связана с ее неправильной установкой. Тепловое оборудование пригодно для эксплуатации как жителями Южный регионов, так и Северных.
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Ролик ознакомит с принципом действия и особенностями устройства:
В качестве итогов, можно сделать вывод, что тепловой насос вода-вода считается эффективным экологически безопасным оборудованием, созданным для обогрева домов площадью до 150 кв метров. На обустройство помещения большей площади уже могут понадобится довольно сложные инженерные изыскания.
Если возникли вопросы в ходе ознакомления с представленной информацией, задавайте их, пожалуйста, в блоке, расположенном ниже. Ждем ваших комментариев, вопросов по теме, рассказов и фото о собственноручном сооружении мини-гидроэлектростанции. Jesteśmy zainteresowani twoją opinią.