Vatten-till-vatten värmepump: enhet, driftprincip, regler för att ordna uppvärmning baserad på den

För uppvärmning och försörjning av varmvatten till privata hem är det lämpligt att använda en vatten-till-vatten värmepump som drivs av naturliga källor - grundvatten, floder, reservoarer, etc. Systemet är absolut miljösäkert och kräver inga regelbundna kostnader för förbrukningsvaror, varför det blir allt mer efterfrågat.

Vi kommer att prata om alternativ för en värmepump som använder ekoenergi från vatten för att överföra den till hushållens värmesystem. För nyfikna hemhantverkare har vi beskrivit funktionsprinciperna för populära enhetsalternativ och konstruktionsteknik. Här får du reda på vilken utrustning som krävs för att systemet ska fungera.

Funktionsprincip för en vatten-till-vatten värmepump

Värmepumpen förkroppsligar principen för Carnot-cykeln.Det ligger i det faktum att ett ämne som rör sig genom ett slutet system och ändrar sitt aggregationstillstånd från flytande till gasformigt under inverkan av kemiska, fysikaliska eller termiska faktorer frigör och absorberar en enorm mängd värmeenergi.

Arbetsämnet är en termisk bärare - vatten från en brunn eller reservoar.

Även på vintern håller naturliga källor på ett visst djup en positiv temperatur, så värmeenergi kan utvinnas från dem året runt. Den enda nackdelen med installationen är den höga strömförbrukningen och behovet av att köpa ytterligare utrustning.

Diagrammet visar cirkulationsvägen för vatten och köldmedium. Systemet låter dig ta emot värmeenergi, oavsett årstid

Huvuddelarna i en vatten-till-vatten värmepump:

• kompressor;
• förångare;
• kondensator;
• expansionsinduktionsventil;
• automatiskt system som övervakar indikatorer;
• flera linjer av kopparrör;
• arbetsämne (köldmedium).

Med hjälp av en speciell pump strömmar vatten genom rör från källan till värmeenheten, varefter det interagerar med gas (freon), som kokar vid en temperatur på +2-3 grader. Freon absorberar en del av värmen från vattnet och sugs in i kompressorn, där dess temperatur stiger under kompressionen.

Värmepumpsutrustning tar mycket plats, men ger en möjlighet att bli av med bruksberoende

Därefter kommer köldmediet in i kondensorn, varefter det heta ämnet värmer vattnet till en given temperatur (från +40 till +80 grader), som transporteras genom värmesystemets rör.

Avkylt vatten kommer in i förångaren och rinner sedan ut i den mottagande brunnen.Efter att ha passerat genom kondensorn blir köldmediet flytande och samlas på botten av elementet och återgår sedan genom gasreglaget till sin ursprungliga plats. Sedan upprepas cykeln.

Vad ska man titta efter när man ordnar sådan uppvärmning?

Det finns ett stort antal olika modifieringar av värmepumpar designade för lokaler av alla ändamål och storlekar, samt fungerar under olika förhållanden. Utrustningen är avsedd för uppvärmning av hus med en total yta på 50 till 150 kvadratmeter.

Riktlinje nr 1 - vattenhårdhet

Vattenkvaliteten i en brunn eller reservoar spelar en viktig roll vid val av utrustning. Alla modeller klarar inte av att arbeta på hårt vatten som innehåller stora mängder mangan och järn.

En hög koncentration av dessa element skadar systemet - korrosion bildas på rören snabbare, vilket leder till en minskning av utrustningens effektivitet och dess livslängd.

Därför, innan du köper en värmepump, ta vattenprov och analysera det för närvaron av dessa och andra spårämnen - vätesulfid, ammoniak, klor, etc. Vanligtvis, om temperaturen i dammen överstiger +13 grader, är det stor sannolikhet att det finns mycket järn- och manganjoner i vattnet.

Således väljs vatten-till-vatten värmepumpen med hänsyn till vattnets hårdhet. Det finns system vars element är maximalt skyddade från korrosion, men de är dyrare.

Riktlinje nr 2 - driftläge

Värmepumpen kan användas som enda värmekälla eller i kombination med andra system. Därför, innan du väljer en modell, är det viktigt att bestämma i vilket läge enheten kommer att fungera.

Det finns två typer av systemdrift:

• Envärd. Enheterna har stor kraft och är lämpliga för att värma upp ett hem.
• Bivalent. Mindre effektiva enheter kompletterar huvuduppvärmningsutrustningen.

För att bygga ett autonomt system med en huvudvatten-till-vatten-uppvärmningsenhet behöver du en monovalent typ.

Riktlinje nr 3 - pumpeffekt

Effekt är en viktig indikator när du väljer en värmepump, eftersom systemets prestanda beror på det. Ju högre effekt, desto högre effektivitet har utrustningen, men desto högre energiförbrukning.

Vatten-till-vatten värmepumpens prestanda väljs utifrån verkliga behov

Om du väljer en enhet med otillräcklig effekt kommer systemets effektivitet att minska om värmeförlusten i huset överstiger mängden energi som tillförs av systemet.Värmepumpen kan fungera dygnet runt, men den har ingen effekt på grund av sjunkande vattentemperatur.

När värmeförlusten i en byggnad är lägre än systemets värmeöverföring, startar pumpen vanligtvis automatiskt under några minuter, värmer vattnet till inställd temperatur och transporterar det genom systemet. Sedan stängs den av tills temperaturen sjunker några grader. Sedan upprepas cykeln.

Riktlinje nr 4 - funktionalitet hos en specifik modell

Värmepumpar kan ha ytterligare funktioner, dessa är:

• Ett automatiskt kontrollsystem som gör att du kan anpassa mikroklimatet i rummet efter din smak. Styrning sker vanligtvis med hjälp av en fjärrkontroll.
• Vattenuppvärmningsfunktion för varmvattenförsörjning.
• Ljudisolerat hölje.
• Möjlighet till anslutning till andra värmesystem, solfångare, vilket kommer att göra värmeutrustningen helt autonom.

Livslängden för vatten-till-vatten värmepumpar överstiger vanligtvis 30 år.

Lika viktigt vid val av utrustning är kostnaden för installation och installation.

Beräkning av erforderlig värmepumpseffekt

Innan du köper ett system är det viktigt att först upprätta ett projekt och beräkna den nödvändiga utrustningens effekt. Produktiviteten beräknas med hänsyn till det faktiska behovet av värmeenergi. Värmeförbrukning, värmeförlust i hemmet och närvaron eller frånvaron av en krets beaktas DHW.

Beräkningsalgoritm:

1. Vi beräknar den totala arean av uppvärmda lokaler.
2. Vi bestämmer den erforderliga mängden energi för uppvärmning. Den optimala indikatorn per 1 kvadratmeter är 0,07 kW.
3. För att värma ett hus på N kvadratmeter behöver du N*0,07 kW.
4. För DHW ytterligare 15-20 % läggs till det resulterande talet, det vill säga N*0,07*0,85 eller N*0,07*0,80.

Denna beräkning kommer att vara optimal för rum med tak som inte överstiger en höjd av 2,7 m. Mer exakta beräkningar kommer att göras av specialister under förberedelsen av projektet.

Förberedande arbete före operation

Förberedelse för montering, anslutning och driftsättning av en värmepump från vatten-till-vatten-serien innehåller ett antal standardsteg som vi kommer att bekanta oss med senare.

Att välja den optimala vattenkällan

Det bör noteras att inte alla öppen källkod eller vattenbrunn lämplig för oavbruten drift av värmepumpen. Vattenkvaliteten spelar en viktig roll, men filter hjälper till att lösa problemet med förorening.

Det är tillåtet att använda en reservoar eller damm inom en radie av 100 meter från byggnaden. Om det inte finns någon sådan källa, uppstår behovet av att borra brunnar.

Valet av källa för en värmepump bör baseras på användarvänlighet och kostnad för användning. Om det finns en öppen reservoar i närheten är det klokare att använda den

Beteendet hos en öppen källa är mer förutsägbart än grundvatten, så om möjligt är det bättre att ge företräde åt reservoarer.

Installation av ett termiskt system med hjälp av en brunn

För att installera ett system med en värmepump behöver du två brunnar. En av brunnarna brukar kallas debet. Det är i detta som en speciell pump är nedsänkt, med hjälp av vilken vatten tas för efterföljande bearbetning i systemet. Den andra brunnen är en mottagande brunn. Avkylt vatten dräneras in i det.

Avlopps- och tillförselbrunnar ska placeras minst 15 meter från varandra.

Debetbrunnens djup bör inte överstiga 50 meter. Ju djupare vattenkällan är, desto kraftfullare krävs pumpen för att försörja den, vilket kommer att öka mängden energi som förbrukas.

Byggande av en debetbrunn

Innan man börjar driva en debetbrunn är det viktigt att ta reda på hur mycket vatten den kan producera och hur mycket vätska som behövs för att ge värme till hela rummet. Ju högre vattentemperatur, desto mindre kommer det att behövas för uppvärmning.

Det är viktigt att förberäkna volymen V, som måste pumpas ut ur brunnen inom en timme för att värma upp rummet. Låt oss säga att det finns en pump vars värmeeffekt är lika med ett visst antal F kW, och strömförbrukning - till antalet P kW. Du måste också ta reda på temperaturen på grundvattnet (t1) och deras temperatur efter temperaturväxling (t2).

Sedan ser formeln för att beräkna volymen av den nödvändiga mängden vatten per timme ut så här:

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

Det är analytiskt omöjligt att fastställa förmågan hos en debetbrunn att producera den erforderliga volymen vatten, så den testas. I 3 dagar pumpar pumpen oavbrutet vatten från brunnen. På så sätt kontrolleras även mottagningsbrunnen för dess förmåga att ta emot erforderlig mängd vatten under hög belastning.

Det är viktigt att förstå att grundvatten beter sig oförutsägbart, så mängden vatten från en debetbrunn kan bli mindre med tiden. Till exempel på våren är det högvatten, men på vintern, tvärtom, minskar vattnet. Om det inte finns tillräckligt med vatten i brunnen stängs systemet automatiskt av och uppvärmning sker inte.

Funktioner i mottagningsbrunnen

Den mottagande rörbrunnen är placerad nedströms grundvattnet. Det är analytiskt omöjligt att avgöra åt vilket håll vattnet rör sig. Därför väljs i praktiken en godtycklig brunn ut som en debetbrunn och lanseras i den dränkbar pump.

Om vattennivån inte sjunker under driften av systemet, gjordes valet korrekt.Om nivån har sjunkit och vattentemperaturen har sjunkit, är det nödvändigt att ändra brunnarnas positioner - flytta dränkbar pumpa in i ett annat hål.

Avloppsröret in i mottagande brunn måste sänkas ner några centimeter i vatten, utan att nå botten. Om du dumpar spillvätska uppifrån leder det till vattenförsämring. Slangbrunnen kan sluta ta emot vatten och bli igensatt.

Resultatet hotar översvämning, och på vintern, eventuell isbildning. De bästa alternativen för en mottagande källa är en flod eller damm. Om dessa objekt inte finns i närheten finns det ett behov av att borra en eller flera mottagande brunnar för att försäkra sig mot översvämning.

Figuren visar ett exempel på att använda en brunn som en mottagnings- och debiteringsbrunn

Det är omöjligt att ta reda på om en brunn kommer att ta emot vatten antingen analytiskt eller genom testning. Praxis visar att en avloppsbrunn oavbrutet kan absorbera vatten i många år, eller så kan den helt misslyckas på en säsong.

Det finns tekniker som gör att du kan använda en brunn som en debet- och en mottagningsbrunn, men den här metoden är inte effektiv - drift kommer att åtföljas av svårigheter, en minskning av vattentemperaturen, vattenförsämring och ett antal andra problem är möjliga.

Design av ett system med hjälp av en reservoar

Den valda dammen måste vara tillräckligt djup så att de nedre vattenlagren inte fryser under hård frost. I de södra regionerna kommer det optimala djupet att vara cirka 1 meter, i de norra regionerna kommer en källa med ett djup på 3 meter att krävas. Dessutom måste dammen vara stabil - fluktuationer i vattennivån och dess minskning är oacceptabla.

Det finns två rörledningar till reservoaren - debitering och mottagning.En dränkbar pump är installerad i mottagningsområdet

Det rekommenderas att använda modeller gjorda av HDPE, kännetecknad av hållbarhet och tillförlitlighet. Det är viktigt att skydda rören från att frysa genom att ytterligare isolera dem och från genombrott.

Förbered ditt hem för en värmepumpsinstallation

För att samverka med en vatten-till-vatten värmepump måste huset vara försett med ett vattenbaserat värmesystem, presenterat i form av rör och radiatorbatterier. För bättre isolering är det även tillåtet att installera värmerör i golv och väggar.

Om utrustningen kommer att användas för att leverera varmvatten, måste huset ha ett uppsamlingssystem. För att driva pumpen måste du vara ansluten till ett elektriskt nätverk med obegränsad effekt.

Utan ytterligare åtgärder för värmeisolering av huset (isolering utifrån, installation av dubbelkammarfönster etc.) att driva en värmepump är inte vettigt.

Experter rekommenderar ytterligare installation försörja ventilationssystem med en luftvärmemekanism. Freonet som används i utrustningen är skadligt för människor. Om det finns i systemkretsen mikrofrakturer, kommer gasen att släppas ut och därigenom tränga undan luft från rummet. Köldmediet kan orsaka förvärring av lungsjukdomar och astmaanfall hos människor.

En värmepump är tung utrustning, dess vikt kan nå ett ton (beroende på kraft och storlek), så i vissa fall kräver installationen att den byggs av en egen grund, inte ansluten till stugans grund.

Innan du installerar utrustningen måste du ta hänsyn till rummets tillåtna dimensioner och behålla avståndet till väggarna som anges i produktpasset.

Valfri utrustning

Val tilläggsutrustning för värmepump - en ansvarsfull uppgift, vars lösning till stor del avgör den långsiktiga livslängden för värmesystemet som helhet och frånvaron av problem i drift.

Nedsänkbar pump för brunnar och reservoarer

Om systemet använder en värmepump för att leverera varmvatten kan en anordning med låg effekt minska trycket i kranarna. En kraftfull pump löser detta problem, men den förbrukar mer energi. Minsta tillåtna effekt under drift FGP — 1 kW.

Det finns många olika modifieringar dränkbar pumps Valet görs med hänsyn till tre kriterier, dessa är:

• Vätskemängdanvänds för pumpning (ju mer vatten som måste transporteras, desto högre måste pumpeffekten vara).
• Brunnsdjup (ju djupare brunnen är, desto större kraft bör utrustningen vara);
• Brunns diameter (traditionellt är 4-tumsaxlar att föredra eftersom de har det största antalet pumpar, i motsats till 3-tums).

För att bestämma brunnens djup är det nödvändigt att fästa en vikt på ett rep och sänka det i axeln. Den våta delen av repet kommer att indikera brunnens fulla djup, den torra delen kommer att bestämma avståndet från vattnets början till ytan.

Pumpen är nedsänkt i borrhålet till ett djup som anges av enhetstillverkaren. Vanligtvis anger det tekniska passet hur många meter det ska vara mellan vattenytan och pumpen, botten av utgrävningen och pumpen

Både universalpumpar och utrustning speciellt utformad för brunnar kan vara lämpliga för gruvor. Om gruvan utvecklades av proffs, är den mindre igensatt med sand, så du kan säkert använda en universell pump.

Pumpar som designats speciellt för brunnar är dyrare, men de klarar sand och smuts bra och blir mindre igensatta. Universal är känsliga för högt organiskt innehåll, de måste regelbundet rengöras från smuts, vilket gör att deras livslängd minskar.

Företräde bör ges till pumpar med automatisering, eftersom om motorn överhettas, det finns överdriven blockering eller det inte finns något vatten i brunnen, stängs de av på egen hand, vilket resulterar i att motorn inte överhettas och misslyckas.

Baserat på driftsprincipen finns det 2 typer dränkbar pumps:

• Centrifugal.
• Vibrerande.

För arbete i brunnar som producerar vatten i kalksten är centrifugaldjupa modeller att föredra. De är känsliga för vatten med sandkorn och lersuspension.

Om värmepumpen kommer att anslutas till en öppen behållare är det bättre att använda ytpumpningsutrustning avsedd för pumpning av smutsigt vatten, eller en billig vibrationsanordning.

Värmepump mellanvärmeväxlare

I värmepumpar kan freon inte kylas tillräckligt bra under cirkulationen, vilket gör att kompressorn överhettas på grund av för höga utloppstemperaturer. Därför är det viktigt att förbättra kylningen av ämnet och därigenom minska trycket i kretsarna.

Det finns ett annat problem som är gemensamt för alla värmepumpar - köldmediet kan blandas med vattenånga. Om vätska kommer in i kompressorn kan det inträffa vattenhammare. I detta fall kommer reparation eller byte av delen att vara nödvändig. Dessutom kan vatten komma in i oljan och det är svårt att ta bort det därifrån.

Alla ovan beskrivna problem löses genom att installera en mellanvärmeväxlare.Det finns tre typer av värmeväxlare - öppen typ, skal-och-rör och spole.

Modifieringen av öppen typ neutraliserar vätskan som kommer in i freon under cirkulationen, vilket minimerar sannolikheten vattenhammare kompressor. Enheten har hög prestanda med minimal strömförbrukning.

När du installerar en öppen värmeväxlare är det viktigt att välja rätt storlek på vätskeledningen för att säkerställa minimal tryckkompression

Korrekt valda rör kommer att neutralisera möjligheten att koka vätska. I detta fall måste ventilen ha tillräcklig genomströmning så att vätska kan tränga in i anordningen med låg tryckskillnad.

Skal-och-rörvärmeväxlaren presenteras i form av en sluten struktur. Värmeväxling sker genom rörens väggar, och vätskan och köldmediet i den blandas inte, till skillnad från öppna, vilket ger högt tryck för cirkulationen av ånga och luft.

Spolevärmeväxlaren kännetecknas av närvaron av en flödesregulator som styr flödet av flytande freon. Storleken på enheten beror direkt på värmepumpens effekt. Det är nödvändigt att välja en produkt med hänsyn till funktionaliteten och mängden tillgänglig. Det är lämpligt att ge företräde åt hopfällbara modeller.

Värmepumpsfilter

Vatten från brunnar eller reservoarer kommer inte i ren form. Det kan innehålla sand, smuts, olika spårämnen - järn, svavelväte, mangan, klor, ammoniak etc. Innan man går in i värmepumpen måste vattnet filtreras.

Först och främst är det nödvändigt att eliminera stora ämnen - stenar, sand, smuts, silt. För att ta bort dem från vattnet krävs installation hydrocyklon.

En hydrocyklon är en anordning som krävs för grov vattenrening.Den måste väljas med hänsyn till pumpeffekten

Därefter är det viktigt att installera filter som eliminerar järn, vätesulfid, mangan och ammoniak. Dessa mikroelement förkortar utrustningens livslängd och utsätter den för korrosion.

Du kan använda filter omvänd osmos, mjukgörare, järnborttagningsmedel och deras modifieringar. För att ge dricksvarmt vatten bör du dessutom utrusta det med kolfilter och en UV-sterilisator som förstör bakterier och virus.

Elektrisk generator för reservkraft

Värmepumpar arbetar från elnätet, så om det blir strömavbrott kommer huset att stå utan värme. Det är tillrådligt att dessutom köpa en elektrisk generator som körs på brandfarliga ämnen.

Det är viktigt att den elektriska generatorn kan generera den kraft som behövs för att driva pumpkompressorn

Funktioner för driften av en sådan värmepump

En gång om året är det nödvändigt att utföra en oberoende visuell inspektion av pumpkomponenterna, följ rekommendationerna för underhåll - smörj delarna i tid, övervaka enhetens korrekta funktion när du pumpar vatten.

Vissa typer av utrustning kräver regelbunden inspektion (vanligtvis 1-2 gånger per år) av servicecenterspecialister. Vid besiktningen avslöjas följande:

• motorolja läcker genom sprickor i kretsen;
• kvalitet på fästen och anslutningar;
• trycknivå i tankar och kretsar;
• fel i strömledningarna.

Installationen av en vatten-till-vatten värmepump bör utföras av utbildade specialister. Systemets ineffektivitet beror oftast på dess felaktiga installation. Termisk utrustning är lämplig för användning av både invånare i de södra och norra regionerna.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Videon kommer att introducera dig till principen för drift och funktioner hos enheten:

Som ett resultat kan vi dra slutsatsen att en vatten-till-vatten värmepump anses vara en effektiv miljövänlig utrustning utformad för att värma hus upp till 150 kvadratmeter. Att arrangera ett större område kan kräva ganska komplicerade tekniska undersökningar.

Om du har några frågor när du läser informationen, ställ dem i blocket nedan. Vi väntar på dina kommentarer, frågor om ämnet, berättelser och bilder om byggandet av ett mini-vattenkraftverk med dina egna händer. Vi är intresserade av din åsikt.