Vann-til-vann varmepumpe: enhet, driftsprinsipp, regler for å arrangere oppvarming basert på den

For å varme opp og gi varmt vann til private hjem, anbefales det å bruke en vann-til-vann varmepumpe drevet av naturlige kilder - grunnvann, elver, reservoarer, etc. Systemet er absolutt miljøsikkert og krever ikke vanlige kostnader for forbruksvarer, og derfor blir det stadig mer etterspurt.

Vi vil snakke om alternativer for en varmepumpe som bruker øko-energi fra vann for å overføre den til husholdningsvarmeanlegg. For nysgjerrige hjemmehåndverkere har vi beskrevet driftsprinsippene for populære enhetsalternativer og konstruksjonsteknologi. Her finner du ut hvilket utstyr som kreves for at systemet skal fungere.

Driftsprinsipp for en vann-til-vann varmepumpe

Varmepumpen legemliggjør prinsippet for Carnot-syklusen.Det ligger i det faktum at et stoff som beveger seg gjennom et lukket system og endrer sin aggregeringstilstand fra flytende til gassformig under påvirkning av kjemiske, fysiske eller termiske faktorer, frigjør og absorberer en enorm mengde termisk energi.

Arbeidsstoffet er en termisk bærer - vann fra en brønn eller reservoar.

Selv om vinteren opprettholder naturlige kilder på en viss dybde en positiv temperatur, slik at termisk energi kan utvinnes fra dem hele året. Den eneste ulempen med installasjonen er det høye strømforbruket og behovet for å kjøpe ekstra utstyr.

Diagrammet viser sirkulasjonsveien til vann og kjølemiddel. Systemet lar deg motta termisk energi, uavhengig av årstid

Hovedelementene i en vann-til-vann varmepumpe:

• kompressor;
• fordamper;
• kondensator;
• ekspansjon induksjon ventil;
• automatisk system som overvåker indikatorer;
• flere linjer med kobberrør;
• arbeidsstoff (kjølemiddel).

Ved hjelp av en spesiell pumpe strømmer vann gjennom rør fra kilden til varmeenheten, hvoretter det samhandler med gass (freon), som koker ved en temperatur på +2-3 grader. Freon absorberer noe av varmen fra vannet og suges inn i kompressoren, hvor temperaturen stiger under kompresjonen.

Varmepumpeutstyr tar mye plass, men gir mulighet til å bli kvitt bruksavhengigheten

Deretter kommer kjølemediet inn i kondensatoren, hvoretter det varme stoffet varmer opp vannet til en gitt temperatur (fra +40 til +80 grader), som transporteres gjennom rørene til varmesystemet.

Avkjølt vann kommer inn i fordamperen og renner deretter ned i mottaksbrønnen.Etter å ha passert gjennom kondensatoren, blir kjølemediet flytende og samler seg i bunnen av elementet, og går deretter tilbake gjennom gassen til sin opprinnelige plassering. Deretter gjentas syklusen.

Hva skal du se etter når du arrangerer slik oppvarming?

Det finnes et stort antall forskjellige modifikasjoner av varmepumper designet for lokaler av alle formål og størrelser, samt drift under forskjellige forhold. Utstyret er beregnet for oppvarming av hus med et samlet areal på 50 til 150 kvadratmeter.

Retningslinje nr. 1 - vannhardhet

Vannkvaliteten til en brønn eller reservoar spiller en viktig rolle ved valg av utstyr. Ikke alle modeller er i stand til å jobbe på hardt vann som inneholder store mengder mangan og jern.

En høy konsentrasjon av disse elementene skader systemet - korrosjon dannes på rørene raskere, noe som fører til en reduksjon i effektiviteten til utstyret og dets levetid.

Derfor, før du kjøper en varmepumpe, ta vannprøve og analyser det for tilstedeværelsen av disse og andre sporstoffer - hydrogensulfid, ammoniakk, klor, etc. Vanligvis, hvis temperaturen i dammen overstiger +13 grader, er det stor sannsynlighet for at det er mye jern og manganioner i vannet.

Dermed velges vann-til-vann varmepumpen under hensyntagen til vannets hardhet. Det er systemer hvis elementer er maksimalt beskyttet mot korrosjon, men de er dyrere.

Retningslinje nr. 2 - driftsmodus

Varmepumpen kan brukes som eneste varmekilde eller i kombinasjon med andre systemer. Derfor, før du velger en modell, er det viktig å bestemme i hvilken modus enheten skal fungere.

Det er to typer systemdrift:

• Monovalent. Apparatene har stor kraft og egner seg til å varme opp et hjem.
• Bivalent. Mindre effektive enheter utfyller hovedoppvarmingsutstyret.

For å bygge et autonomt system med en hovedvann-til-vann-varmeenhet, trenger du en monovalent type.

Retningslinje nr. 3 - pumpeeffekt

Strøm er en viktig indikator når du velger en varmepumpe, siden ytelsen til systemet avhenger av det. Jo høyere effekt, jo høyere effektivitet har utstyret, men jo høyere energiforbruk.

Ytelsen til vann-til-vann varmepumpen velges basert på reelle behov

Hvis du velger en enhet med utilstrekkelig kraft, vil effektiviteten til systemet reduseres hvis varmetapet i huset overstiger mengden energi som tilføres av systemet.Varmepumpen kan fungere hele døgnet, men den vil ikke ha noen effekt på grunn av fall i vanntemperaturen.

Når varmetapet til en bygning er lavere enn varmeoverføringen til systemet, starter pumpen vanligvis automatisk i noen minutter, varmer opp vannet til innstilt temperatur og transporterer det gjennom systemet. Så slår den seg av til temperaturen synker noen grader. Deretter gjentas syklusen.

Retningslinje nr. 4 - funksjonalitet til en bestemt modell

Varmepumper kan ha tilleggsfunksjoner, disse er:

• Et automatisk kontrollsystem som lar deg justere mikroklimaet i rommet etter din smak. Kontrollen utføres vanligvis ved hjelp av en fjernkontroll.
• Vannvarmefunksjon for varmtvannsforsyning.
• Lydtett hus.
• Mulighet for tilkobling til andre varmesystemer, solfangere, som vil gjøre varmeutstyret helt autonomt.

Vann-til-vann varmepumpers levetid overstiger vanligvis 30 år.

Like viktig ved valg av utstyr er kostnadene ved installasjon og installasjon.

Beregning av nødvendig varmepumpeeffekt

Før du kjøper et system, er det viktig å først utarbeide et prosjekt og beregne nødvendig utstyrseffekt. Produktiviteten beregnes under hensyntagen til det faktiske behovet for termisk energi. Varmeforbruk, varmetap hjemme og tilstedeværelse eller fravær av en krets tas i betraktning DHW.

Beregningsalgoritme:

1. Vi beregner det totale arealet av oppvarmede lokaler.
2. Vi bestemmer den nødvendige mengden energi for oppvarming. Den optimale indikatoren per 1 kvadratmeter er 0,07 kW.
3. For å varme opp et hus på N kvadratmeter trenger du N*0,07 kW.
4. Til DHW ytterligere 15-20 % legges til det resulterende tallet, det vil si N*0,07*0,85 eller N*0,07*0,80.

Denne beregningen vil være optimal for rom med tak som ikke overstiger en høyde på 2,7 m. Mer nøyaktige beregninger vil bli gjort av spesialister under utarbeidelsen av prosjektet.

Forberedende arbeid før operasjon

Forberedelse for montering, tilkobling og idriftsettelse av en varmepumpe fra vann-til-vann-serien inkluderer en rekke standardtrinn, som vi skal gjøre oss kjent med senere.

Velge den optimale vannkilden

Det skal bemerkes at ikke alle åpen kildekode eller vannbrønn egnet for uavbrutt drift av varmepumpen. Vannkvalitet spiller en viktig rolle, men filtre vil bidra til å løse problemet med forurensning.

Det er tillatt å bruke reservoar eller dam som ligger innenfor en radius på 100 meter fra bygget. Hvis det ikke er en slik kilde, oppstår behovet for å bore brønner.

Valg av kilde for en varmepumpe bør baseres på brukervennlighet og brukskostnad. Hvis det er et åpent reservoar i nærheten, er det lurere å bruke det

Oppførselen til en åpen kilde er mer forutsigbar enn grunnvann, så hvis mulig er det bedre å gi preferanse til reservoarer.

Installasjon av et termisk system ved hjelp av en brønn

For å installere et system som bruker en varmepumpe, trenger du to brønner. En av brønnene kalles vanligvis debet. Det er i dette at en spesiell pumpe er nedsenket, ved hjelp av hvilken vann tas for påfølgende behandling i systemet. Den andre brønnen er en mottaksbrønn. Avkjølt vann dreneres inn i den.

Avløps- og tilførselsbrønner skal være plassert minst 15 meter fra hverandre.

Dybden på debetbrønnen bør ikke overstige 50 meter. Jo dypere vannkilden er, desto kraftigere kreves pumpen for å forsyne den, noe som vil øke mengden energi som forbrukes.

Bygging av debetbrønn

Før man begynner å drifte en debetbrønn, er det viktig å finne ut hvor mye vann den kan produsere og hvor mye væske som trengs for å gi varme til hele rommet. Jo høyere vanntemperatur, jo mindre vil det være nødvendig for oppvarming.

Det er viktig å forhåndsberegne volumet V, som må pumpes ut av brønnen innen en time for å varme opp rommet. La oss si at det er en pumpe hvis varmeeffekt er lik et visst antall Q kW, og strømforbruk - til antallet P kW. Du må også finne ut temperaturen på grunnvannet (t1) og deres temperatur etter temperaturutveksling (t2).

Deretter ser formelen for å beregne volumet av den nødvendige mengden vann per time slik ut:

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

Det er analytisk umulig å fastslå evnen til en debetbrønn til å produsere det nødvendige volumet vann, så den testes. I 3 dager pumper pumpen uavbrutt vann fra brønnen. På denne måten kontrolleres også mottaksbrønnen for evne til å motta nødvendig vannmengde under høy belastning.

Det er viktig å forstå at grunnvann oppfører seg uforutsigbart, så mengden vann fra en debetbrønn kan bli mindre over tid. For eksempel, om våren er det høyvann, men om vinteren, tvert imot, avtar vannet. Hvis det ikke er nok vann i brønnen, slår systemet seg automatisk av og oppvarming skjer ikke.

Funksjoner av mottaksbrønnen

Mottaksrørbrønnen er plassert nedstrøms grunnvannet. Det er analytisk umulig å fastslå i hvilken retning vannet beveger seg. Derfor velges i praksis en vilkårlig brønn som en debetbrønn og lanseres i den nedsenkbar pumpe.

Hvis vannstanden ikke synker under drift av systemet, ble valget gjort riktig.Hvis nivået har falt og vanntemperaturen har falt, er det nødvendig å endre plasseringen av brønnene - flytt nedsenkbar pumpe inn i et annet hull.

Avløpsrøret inn i mottaksbrønnen må dyppes noen centimeter i vann, uten å nå bunnen. Hvis du dumper avfallsvæske ovenfra vil det føre til vannlogging. Rørbrønnen kan slutte å motta vann og bli tilstoppet.

Resultatet truer overløp, og om vinteren mulig ising. De beste alternativene for en mottakskilde er en elv eller dam. Hvis disse objektene ikke er i nærheten, er det behov for å bore en eller flere mottaksbrønner for å sikre seg mot overløp.

Figuren viser et eksempel på bruk av én brønn som mottaks- og debiteringsbrønn

Det er umulig å finne ut om en brønn vil motta vann enten analytisk eller ved testing. Praksis viser at en avløpsbrønn uavbrutt kan absorbere vann i mange år, eller den kan svikte fullstendig på én sesong.

Det er teknologier som lar deg bruke en brønn som debet- og mottaksbrønn, men denne metoden er ikke effektiv - drift vil være ledsaget av vanskeligheter, en reduksjon i vanntemperatur, vannlogging og en rekke andre problemer er mulig.

Design av et system ved hjelp av et reservoar

Den valgte dammen må være dyp nok til at de nedre vannlagene ikke fryser under sterk frost. I de sørlige regionene vil den optimale dybden være omtrent 1 meter; i de nordlige regionene vil det være nødvendig med en kilde med en dybde på 3 meter. Også dammen må være stabil - svingninger i vannstanden og dens nedgang er uakseptable.

Det er to rørledninger til reservoaret - debet og mottak.En nedsenkbar pumpe er installert i mottaksområdet

Det anbefales å bruke modeller laget av HDPE, preget av holdbarhet og pålitelighet. Det er viktig å beskytte rør mot frysing ved å tilleggsisolere dem, og fra gjennombrudd.

Forbereder hjemmet ditt for en varmepumpeinstallasjon

For å samhandle med en vann-til-vann varmepumpe, må huset utstyres med et vannbasert varmesystem, presentert i form av rør og radiatorbatterier. For bedre isolasjon er det også tillatt å installere varmerør i gulv og vegger.

Hvis utstyret skal brukes til å levere varmt vann, må huset ha et oppsamlingssystem. For å betjene pumpen må du være koblet til et elektrisk nettverk med ubegrenset strøm.

Uten ytterligere tiltak for varmeisolering av huset (isolasjon fra utsiden, installasjon av dobbeltkammervinduer osv.) betjening av en varmepumpe gir ikke mening.

Eksperter anbefaler å installere i tillegg tilføre ventilasjonsanlegg med en luftvarmemekanisme. Freonen som brukes i utstyret er skadelig for mennesker. Hvis det er i systemkretsen mikrofrakturer, vil gassen slippes ut og derved fortrenge luft fra rommet. Kuldemediet kan forårsake forverring av lungesykdommer og astmaanfall hos mennesker.

En varmepumpe er tungt utstyr, dens vekt kan nå et tonn (avhengig av kraft og størrelse), så i noen tilfeller krever installasjonen bygging av sitt eget fundament, ikke koblet til fundamentet til hytta.

Før du installerer utstyret, må du ta hensyn til de tillatte dimensjonene til rommet og opprettholde avstanden til veggene spesifisert i produktpasset.

Tilleggsutstyr

Valg tilleggsutstyr for varmepumpe - en ansvarlig oppgave, hvis løsning i stor grad bestemmer den langsiktige levetiden til varmesystemet som helhet og fraværet av problemer i drift.

Nedsenkbar pumpe for brønner og reservoarer

Hvis systemet bruker en varmepumpe for å levere varmt vann, kan en enhet med lav effekt redusere trykket i kranene. En kraftig pumpe vil løse dette problemet, men den bruker mer energi. Minimum tillatt effekt under drift FGP – 1 kW.

Det er mange forskjellige modifikasjoner nedsenkbar pumper Valget er tatt under hensyntagen til tre kriterier, disse er:

• Flytende mengdebrukes til pumping (jo mer vann som må transporteres, jo høyere må pumpeeffekten være).
• Brønndybde (jo dypere brønnen er, desto større skal kraften til utstyret være);
• Brønndiameter (tradisjonelt foretrekkes 4-tommers aksler fordi de har det største antallet pumper, i motsetning til 3-tommers).

For å bestemme dybden på brønnen, er det nødvendig å feste en vekt til et tau og senke den ned i akselen. Den våte delen av tauet vil indikere hele dybden av brønnen, den tørre delen vil bestemme avstanden fra begynnelsen av vannet til overflaten.

Pumpen er nedsenket i brønnhullet til en dybde spesifisert av enhetsprodusenten. Vanligvis angir det tekniske passet hvor mange meter det skal være mellom vannflaten og pumpen, bunnen av utgravningen og pumpen

Både universalpumper og utstyr spesielt designet for brønner kan være egnet for gruver. Hvis gruven ble utviklet av fagfolk, er den mindre tilstoppet med sand, så du kan trygt bruke en universalpumpe.

Pumper designet spesielt for brønner er dyrere, men de takler sand og skitt godt og blir mindre tette. Universale er følsomme for høyt organisk innhold; de må rengjøres regelmessig for smuss, som et resultat av at levetiden reduseres.

Preferanse bør gis til pumper med automatisering, siden hvis motoren overopphetes, det er overdreven blokkering eller det ikke er vann i brønnen, slår de seg av av seg selv, som et resultat av at motoren ikke overopphetes og svikter.

Basert på driftsprinsippet er det 2 typer nedsenkbar pumper:

• Sentrifugal.
• Vibrerende.

For arbeid i brønner som produserer vann i kalkstein, er sentrifugale dype modeller å foretrekke. De er følsomme for vann med sandkorn og leiresuspensjon.

Hvis varmepumpen skal kobles til et åpent reservoar, er det bedre å bruke overflatepumpeutstyr designet for å pumpe skittent vann, eller en rimelig vibrasjonsanordning.

Varmepumpe mellomvarmeveksler

I varmepumper kan freon ikke avkjøles godt nok under sirkulasjonen, noe som fører til at kompressoren overopphetes på grunn av for høye utløpstemperaturer. Derfor er det viktig å forbedre kjølingen av stoffet, og dermed redusere trykket i kretsene.

Det er et annet problem som er felles for alle varmepumper - kuldemediet kan blandes med vanndamp. Hvis væske kommer inn i kompressoren, kan det oppstå vannhammer. I dette tilfellet vil reparasjon eller utskifting av delen være nødvendig. Det kan også komme vann inn i oljen, og det er vanskelig å fjerne det derfra.

Alle problemene beskrevet ovenfor løses ved å installere en mellomvarmeveksler.Det finnes tre typer varmevekslere - åpen type, shell-and-tube og coil.

Modifikasjonen av åpen type nøytraliserer væsken som kommer inn i freon under sirkulasjon, noe som minimerer sannsynligheten vannhammer kompressor. Enheten har høy ytelse med minimalt strømforbruk.

Når du installerer en åpen varmeveksler, er det viktig å velge riktig størrelse på væskerørledningen for å sikre minimal trykkkompresjon

Riktig valgte rør vil nøytralisere muligheten for kokende væske. I dette tilfellet må ventilen ha tilstrekkelig gjennomstrømning slik at væske kan trenge inn i enheten med lav trykkforskjell.

Skall-og-rør varmeveksleren presenteres i form av en lukket struktur. Varmeveksling skjer gjennom veggene i rørene, og væsken og kjølemediet i den blandes ikke, i motsetning til åpne, som gir høyt trykk for sirkulasjon av damp og luft.

Spolevarmeveksleren utmerker seg ved tilstedeværelsen av en strømningsregulator som styrer strømmen av flytende freon. Størrelsen på enheten avhenger direkte av varmepumpens effekt. Det er nødvendig å velge et produkt under hensyntagen til funksjonaliteten og tilgjengelig beløp. Det anbefales å gi preferanse til sammenleggbare modeller.

Varmepumpefiltre

Vann fra brønner eller reservoarer kommer ikke i ren form. Det kan inneholde sand, smuss, ulike sporstoffer - jern, hydrogensulfid, mangan, klor, ammoniakk osv. Før du går inn i varmepumpen må vannet filtreres.

Først av alt er det nødvendig å eliminere store stoffer - steiner, sand, skitt, silt. For å fjerne dem fra vannet, er installasjon nødvendig hydrosyklon.

En hydrosyklon er en enhet som kreves for grov vannrensing.Den må velges under hensyntagen til pumpeeffekten

Deretter er det viktig å installere filtre som eliminerer jern, hydrogensulfid, mangan og ammoniakk. Disse mikroelementene forkorter levetiden til utstyret og utsetter det for korrosjon.

Du kan bruke filtre omvendt osmose, myknere, jernfjernere og deres modifikasjoner. For å gi drikkevarmt vann, bør du i tillegg utstyre den med karbonfiltre og en UV-sterilisator som ødelegger bakterier og virus.

Elektrisk generator for reservestrøm

Varmepumper opererer fra det elektriske nettet, så ved strømbrudd vil huset stå uten oppvarming. Det anbefales i tillegg å kjøpe en elektrisk generator som går på brennbare stoffer.

Det er viktig at den elektriske generatoren kan generere den nødvendige kraften for å drive pumpekompressoren

Funksjoner ved drift av en slik varmepumpe

En gang i året er det nødvendig å utføre en uavhengig visuell inspeksjon av pumpekomponentene, følg anbefalingene for vedlikehold - smør delene i tide, overvåk riktig drift av enheten når du pumper vann.

Noen typer utstyr krever regelmessig inspeksjon (vanligvis 1-2 ganger i året) av spesialister på servicesenter. Under befaringen kommer følgende frem:

• motorolje lekker gjennom sprekker i kretsen;
• kvaliteten på fester og tilkoblinger;
• trykknivå i tanker og kretser;
• funksjonsfeil i strømledningene.

Installasjon av en vann-til-vann varmepumpe bør utføres av opplærte spesialister. Systemets ineffektivitet skyldes oftest feil installasjon. Termisk utstyr er egnet for bruk av både innbyggere i de sørlige og nordlige regionene.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Videoen vil introdusere deg til prinsippet om drift og funksjoner til enheten:

Som et resultat kan vi konkludere med at en vann-til-vann varmepumpe anses som et effektivt miljøvennlig utstyr designet for å varme opp hus opp til 150 kvadratmeter. Å arrangere et større område kan kreve ganske komplekse ingeniørundersøkelser.

Hvis du har spørsmål mens du leser informasjonen som er gitt, vennligst spør dem i blokken nedenfor. Vi venter på dine kommentarer, spørsmål om emnet, historier og bilder om byggingen av et minivannkraftverk med egne hender. Vi er interessert i din mening.