Víz-víz hőszivattyú: készülék, működési elv, a fűtés megszervezésének szabályai az alapján

Magánházak fűtésére és melegvíz biztosítására természetes forrásból - talajvíz, folyók, tározók stb. - működő víz-víz hőszivattyút célszerű használni. A rendszer teljesen környezetbarát, és nem igényel rendszeres fogyóeszközöket, ezért egyre nagyobb az igény.

Beszélni fogunk egy olyan hőszivattyú lehetőségeiről, amely vízből származó ökoenergiát használ a háztartási fűtési rendszerekbe történő átvitelhez. A kíváncsi házi kézművesek számára ismertettük a népszerű készülékopciók működési elveit és az építési technológiát. Itt megtudhatja, milyen berendezések szükségesek a rendszer működéséhez.

A víz-víz hőszivattyú működési elve

A hőszivattyú a Carnot-ciklus elvét testesíti meg.Abban rejlik, hogy egy zárt rendszeren áthaladó és aggregációs állapotát folyékonyból gázhalmazállapotúvá változtatva kémiai, fizikai vagy termikus tényezők hatására hatalmas mennyiségű hőenergia szabadul fel és nyel el.

A munkaanyag egy hőhordozó - kútból vagy tározóból származó víz.

A természetes források bizonyos mélységben télen is pozitív hőmérsékletet tartanak fenn, így egész évben hőenergia kinyerhető belőlük. A telepítés egyetlen hátránya a nagy energiafogyasztás és a további berendezések beszerzésének szükségessége.

A diagram a víz és a hűtőközeg keringési útját mutatja. A rendszer lehetővé teszi a hőenergia fogadását, évszaktól függetlenül

A víz-víz hőszivattyú fő elemei:

• kompresszor;
• párologtató;
• kondenzátor;
• expanziós indukciós szelep;
• automatikus rendszer, amely figyeli a mutatókat;
• több sor rézcső;
• munkaanyag (hűtőközeg).

Egy speciális szivattyú segítségével a víz csöveken keresztül áramlik a forrásból a fűtőegységbe, majd kölcsönhatásba lép a gázzal (freon), amely +2-3 fokos hőmérsékleten forr. A freon elnyeli a víz hőjének egy részét, és beszívja a kompresszorba, ahol a hőmérséklete a kompresszió során megemelkedik.

A hőszivattyús berendezések sok helyet foglalnak el, de lehetőséget adnak arra, hogy megszabaduljanak a közműfüggőségtől

Ezután a hűtőközeg belép a kondenzátorba, majd a forró anyag adott hőmérsékletre (+40 és +80 fok között) melegíti a vizet, amelyet a fűtési rendszer csövein keresztül szállítanak.

A lehűtött víz az elpárologtatóba kerül, majd a fogadó kútba folyik le.A kondenzátoron való áthaladás után a hűtőközeg folyékony lesz, és az elem alján összegyűlik, majd a fojtószelepen keresztül visszatér eredeti helyére. Ezután a ciklus megismétlődik.

Mire kell figyelni az ilyen fűtés megszervezésekor?

A hőszivattyúknak számos különféle változata létezik, amelyeket bármilyen célú és méretű helyiségbe terveztek, valamint különböző körülmények között működnek. A berendezés 50-150 négyzetméter összterületű házak fűtésére szolgál.

1. számú irányelv – vízkeménység

A felszerelés kiválasztásánál fontos szerepet játszik a kút vagy tározó vízminősége. Nem minden modell képes kemény vízzel dolgozni, amely nagy mennyiségű mangánt és vasat tartalmaz.

Ezen elemek nagy koncentrációja károsítja a rendszert - gyorsabban képződik korrózió a csöveken, ami a berendezés hatékonyságának és élettartamának csökkenéséhez vezet.

Ezért hőszivattyú vásárlása előtt vegye vízminta és elemezze ezen és más nyomelemek - hidrogén-szulfid, ammónia, klór stb. - jelenlétét. Általában, ha a tóban a hőmérséklet meghaladja a +13 fokot, akkor nagy a valószínűsége annak, hogy sok vas- és mangánion van a vízben.

Így a víz-víz hőszivattyú kiválasztása a vízkeménység figyelembevételével történik. Vannak olyan rendszerek, amelyek elemei maximálisan védettek a korróziótól, de ezek drágábbak.

2. számú irányelv – üzemmód

A hőszivattyú használható egyedüli hőforrásként vagy más rendszerekkel együtt. Ezért a modell kiválasztása előtt fontos meghatározni, hogy az eszköz melyik üzemmódban fog működni.

A rendszer működésének két típusa van:

• Egyértékű. A készülékek nagy teljesítményűek és alkalmasak otthon fűtésére.
• Bivalens. A kevésbé hatékony eszközök kiegészítik a fő fűtőberendezést.

A fő víz-víz fűtőegységgel rendelkező autonóm rendszer kiépítéséhez monovalens típusra van szükség.

3. számú irányelv – a szivattyú teljesítménye

A teljesítmény fontos mutató a hőszivattyú kiválasztásakor, mivel a rendszer teljesítménye attól függ. Minél nagyobb a teljesítmény, annál nagyobb a berendezés hatásfoka, de annál nagyobb az energiafogyasztás.

A víz-víz hőszivattyú teljesítményét a valós igények alapján választják ki

Ha elégtelen teljesítményű készüléket választ, a rendszer hatékonysága csökken, ha a ház hővesztesége meghaladja a rendszer által szolgáltatott energia mennyiségét.A hőszivattyú éjjel-nappal működhet, de a vízhőmérséklet csökkenése miatt nem lesz hatása.

Ha egy épület hővesztesége kisebb, mint a rendszer hőátadása, a szivattyú általában néhány percre automatikusan elindul, felmelegíti a vizet a beállított hőmérsékletre, és átvezeti a rendszeren. Ezután kikapcsol, amíg a hőmérséklet néhány fokkal le nem esik. Ezután a ciklus megismétlődik.

4. számú irányelv – egy adott modell funkcionalitása

A hőszivattyúk további funkciókkal is rendelkezhetnek, ezek a következők:

• Automatikus vezérlőrendszer, amely lehetővé teszi a helyiség mikroklímájának ízlésének megfelelő beállítását. A vezérlés általában távirányítóval történik.
• Vízmelegítés funkció melegvíz ellátáshoz.
• Hangszigetelt ház.
• Más fűtési rendszerekhez, napkollektorokhoz való csatlakozási lehetőség, amivel a fűtőberendezés teljesen autonóm lesz.

A víz-víz hőszivattyúk élettartama általában meghaladja a 30 évet.

Ugyanilyen fontos a felszerelés kiválasztásakor a telepítés és az összeszerelés költsége.

A szükséges hőszivattyú teljesítmény kiszámítása

A rendszer megvásárlása előtt fontos, hogy először készítsen egy projektet és számítsa ki a szükséges berendezés teljesítményét. A termelékenység kiszámítása a tényleges hőenergia-szükségletek figyelembevételével történik. Figyelembe veszik a hőfogyasztást, az otthoni hőveszteséget és az áramkör meglétét vagy hiányát HMV.

Számítási algoritmus:

1. Kiszámoljuk a fűtött helyiségek teljes területét.
2. Meghatározzuk a fűtéshez szükséges energiamennyiséget. Az optimális mutató 1 négyzetméterenként 0,07 kW.
3. Egy N négyzetméteres ház fűtéséhez N*0,07 kW-ra lesz szüksége.
4. Mert HMV a kapott számhoz további 15-20%-ot adunk, azaz N*0,07*0,85 vagy N*0,07*0,80.

Ez a számítás optimális a 2,7 m-t meg nem haladó mennyezetű helyiségek esetében.A projekt előkészítése során a szakemberek pontosabb számításokat végeznek.

Üzemeltetés előtti előkészítő munka

A víz-víz sorozatú hőszivattyú összeszerelésének, bekötésének és üzembe helyezésének előkészítése számos szabványos lépést tartalmaz, amelyekkel később fogunk megismerkedni.

Az optimális vízforrás kiválasztása

Megjegyzendő, hogy nem minden nyílt forráskódú ill kút alkalmas a hőszivattyú megszakítás nélküli működésére. A víz minősége fontos szerepet játszik, de a szűrők segítenek megoldani a szennyeződés problémáját.

Az épülettől 100 méteres körzetben elhelyezkedő tározó vagy tó használata megengedett. Ha nincs ilyen forrás, akkor felmerül az igény kutak fúrására.

A hőszivattyú forrásának megválasztását a könnyű használat és a használat költsége alapján kell megválasztani. Ha van a közelben nyitott tározó, bölcsebb azt használni

A nyílt forrású víz viselkedése kiszámíthatóbb, mint a talajvíz, ezért lehetőség szerint érdemes a tározókat előnyben részesíteni.

Termikus rendszer telepítése kút segítségével

A hőszivattyús rendszer telepítéséhez két kútra lesz szüksége. Az egyik kutat általában debitnek nevezik. Ebbe egy speciális szivattyút merítenek, amelynek segítségével vizet vesznek fel a rendszerben történő későbbi feldolgozáshoz. A második kút egy fogadó kút. Lehűtött vizet engedünk bele.

A lefolyó és ellátó kutak egymástól legalább 15 méter távolságra legyenek.

A betétkút mélysége nem haladhatja meg az 50 métert. Minél mélyebb a vízforrás, annál nagyobb teljesítményre van szükség a szivattyú ellátásához, ami növeli a felhasznált energia mennyiségét.

Terhelőkút építése

Mielőtt elkezdené a betétkút üzemeltetését, fontos tájékozódni arról, hogy mennyi vizet tud termelni, és mennyi folyadék szükséges az egész helyiség hőellátásához. Minél magasabb a víz hőmérséklete, annál kevésbé lesz szükség a fűtésre.

Fontos a térfogat előre kiszámítása V, amelyet egy órán belül ki kell szivattyúzni a kútból, hogy felmelegítsék a helyiséget. Tegyük fel, hogy van egy szivattyú, amelynek hőteljesítménye egy bizonyos számmal egyenlő K kW, és az energiafogyasztás - a számhoz P kW. Meg kell találnia a talajvíz hőmérsékletét is (t1) és a hőmérsékletük után hőmérséklet csere (t2).

Ezután az óránként szükséges vízmennyiség kiszámításának képlete így néz ki:

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

Analitikailag lehetetlen meghatározni, hogy egy terhelési kút képes-e a szükséges mennyiségű vizet előállítani, ezért tesztelik. A szivattyú 3 napig megszakítás nélkül szivattyúzza a vizet a kútból. Ily módon a fogadó kút is ellenőrzik, hogy nagy terhelés mellett képes-e befogadni a szükséges mennyiségű vizet.

Fontos megérteni, hogy a talajvíz kiszámíthatatlanul viselkedik, ezért idővel csökkenhet a betétkútból származó víz mennyisége. Például tavasszal dagályok vannak, de télen éppen ellenkezőleg, a víz csökken. Ha nincs elég víz a kútban, a rendszer automatikusan kikapcsol, és nem történik fűtés.

A fogadókút jellemzői

A befogadó cső kút a talajvíz után található. Analitikailag lehetetlen meghatározni, hogy a víz milyen irányba mozog. Ezért a gyakorlatban egy tetszőleges kutat választanak ki terhelési kútnak, és indítanak bele merülő szivattyú.

Ha a vízszint nem csökken a rendszer működése közben, akkor a választás helyesen történt.Ha a szint leesett és a víz hőmérséklete csökkent, akkor meg kell változtatni a kutak helyzetét - mozogni merülő pumpálja egy másik lyukba.

A fogadó kútba vezető lefolyócsövet néhány centiméterre vízbe kell meríteni, anélkül, hogy az alját elérné. Ha felülről önti ki a hulladékfolyadékot, az elvizesedéshez vezet. Előfordulhat, hogy a cső kútja nem kap vizet, és eltömődhet.

Az eredmény túlcsordulást, télen pedig jegesedést fenyeget. A fogadó forrás legjobb módja egy folyó vagy tavacska. Ha ezek az objektumok nincsenek a közelben, akkor egy vagy több befogadó kutat kell fúrni a túlfolyás elleni biztosítás érdekében.

Az ábra egy példát mutat egy kút fogadó- és terhelési kútként való használatára

Lehetetlen kideríteni, hogy egy kút kap-e vizet analitikailag vagy teszteléssel. A gyakorlat azt mutatja, hogy egy lefolyó kút évekig képes megszakítás nélkül felszívni a vizet, vagy egy szezon alatt teljesen meghibásodhat.

Vannak olyan technológiák, amelyek lehetővé teszik egy kút használatát terhelési és fogadó kútként, de ez a módszer nem hatékony - a működést nehézségek kísérik, a víz hőmérsékletének csökkenése, vizesedés és számos egyéb probléma lehetséges.

Tárolót használó rendszer tervezése

A kiválasztott tónak elég mélynek kell lennie ahhoz, hogy az alsó vízrétegek ne fagyjanak meg erős fagyok idején. A déli régiókban az optimális mélység körülbelül 1 méter, az északi régiókban pedig 3 méter mélységű forrásra lesz szükség. Ezenkívül a tónak stabilnak kell lennie - a vízszint ingadozása és annak csökkenése elfogadhatatlan.

A tározóhoz két csővezeték vezet - terhelés és fogadás.A fogadó területen búvárszivattyú van felszerelve

Javasoljuk, hogy a következőből készült modelleket használja HDPE, amelyet tartósság és megbízhatóság jellemez. Fontos, hogy a csöveket további szigeteléssel védjük a fagyástól és az áttörésektől.

Otthonának felkészítése hőszivattyú telepítésére

A víz-víz hőszivattyúval való együttműködéshez a házat vízbázisú fűtési rendszerrel kell felszerelni, amely csövek és radiátorelemek formájában jelenik meg. A jobb szigetelés érdekében a padlóba és a falakba fűtőcsövek beépítése is megengedett.

Ha a berendezést melegvíz ellátására használják, akkor a háznak gyűjtőrendszerrel kell rendelkeznie. A szivattyú működtetéséhez csatlakoznia kell egy korlátlan teljesítményű elektromos hálózathoz.

A ház hőszigetelésére vonatkozó további intézkedések nélkül (szigetelés kívülről, kétkamrás ablakok beépítése stb.) hőszivattyút működtetni nincs értelme.

A szakértők további telepítést javasolnak ellátási szellőztető rendszer légfűtő mechanizmussal. A berendezésben használt freon káros az emberre. Ha a rendszer áramkörében vannak mikrotörések, a gáz felszabadul, és ezáltal kiszorítja a levegőt a helyiségből. A hűtőközeg tüdőbetegségek és asztmás rohamok súlyosbodását okozhatja emberekben.

A hőszivattyú nehéz berendezés, tömege elérheti a tonnát is (teljesítménytől és mérettől függően), ezért bizonyos esetekben a beszereléséhez saját alapozás szükséges, nem a nyaraló alapjához kötve.

A berendezés felszerelése előtt figyelembe kell vennie a helyiség megengedett méreteit, és be kell tartania a termékútlevélben megadott távolságot a falaktól.

Opcionális felszerelés

Választás kiegészítő felszerelés a hőszivattyúhoz - felelősségteljes feladat, amelynek megoldása nagymértékben meghatározza a fűtési rendszer egészének hosszú távú élettartamát és az üzemeltetési problémák hiányát.

Merülő szivattyú kutakhoz és tározókhoz

Ha a rendszer hőszivattyút használ a meleg víz ellátására, akkor egy kis teljesítményű készülék csökkentheti a nyomást a csapokban. Egy erős szivattyú megoldja ezt a problémát, de több energiát fogyaszt. Minimális megengedett teljesítmény működés közben FGP - 1 kW.

Sok különböző módosítás létezik merülő szivattyúk A választás három kritérium figyelembevételével történik, ezek a következők:

• Folyadék mennyiségszivattyúzásra használják (minél több vizet kell szállítani, annál nagyobbnak kell lennie a szivattyú teljesítményének).
• Hát mélység (minél mélyebb a kút, annál nagyobb legyen a berendezés teljesítménye);
• Kút átmérője (hagyományosan a 4 hüvelykes tengelyeket részesítik előnyben, mert ezekben van a legtöbb szivattyú, szemben a 3 hüvelykesekkel).

A kút mélységének meghatározásához súlyt kell rögzíteni egy kötélhez, és le kell engedni az aknába. A kötél nedves része a kút teljes mélységét jelzi, a száraz rész pedig a víz kezdetétől a felszínig terjedő távolságot.

A szivattyút a készülék gyártója által meghatározott mélységig a fúrólyukba merítjük. Általában a műszaki útlevélben szerepel, hogy hány méternek kell lennie a vízfelület és a szivattyú, az ásatás alja és a szivattyú között

Az univerzális szivattyúk és a kifejezetten kutakhoz tervezett berendezések egyaránt alkalmasak lehetnek bányákhoz. Ha a bányát szakemberek fejlesztették ki, akkor kevésbé eldugult homokkal, így biztonságosan használhatja az univerzális szivattyút.

A kifejezetten kutakhoz tervezett szivattyúk drágábbak, de jól megbirkóznak a homokkal és szennyeződésekkel, és kevésbé eldugulnak. Az univerzálisak érzékenyek a magas szervesanyag-tartalomra, rendszeresen meg kell tisztítani a szennyeződésektől, aminek következtében élettartamuk csökken.

Előnyben kell részesíteni az automatizált szivattyúkat, mivel ha a motor túlmelegszik, túlzott eltömődés van, vagy nincs víz a kútban, akkor maguktól kikapcsolnak, aminek következtében a motor nem melegszik túl és nem hibásodik meg.

A működési elv alapján 2 típus létezik merülő szivattyúk:

• Centrifugális.
• Rezgő.

A mészkőben vizet termelő kutakban végzett munkákhoz a centrifugális mélységű modellek előnyösek. Érzékenyek a vízre, homokszemcsékkel és agyagszuszpenzióval.

Ha a hőszivattyút nyitott tartályhoz csatlakoztatják, jobb, ha szennyezett víz szivattyúzására tervezett felületi szivattyút vagy olcsó vibrációs berendezést használ.

Hőszivattyú közbenső hőcserélő

A hőszivattyúkban előfordulhat, hogy a freon nem hűt elég jól a keringés során, ami a kompresszor túlmelegedését okozza a túl magas nyomóhőmérséklet miatt. Ezért fontos javítani az anyag hűtését, ezáltal csökkenteni a nyomást az áramkörökben.

Van egy másik probléma, amely minden hőszivattyúnál közös: a hűtőközeg keveredhet a vízgőzzel. Ha folyadék kerül a kompresszorba, az előfordulhat víz kalapács. Ebben az esetben az alkatrész javítása vagy cseréje szükséges. Ezenkívül víz kerülhet az olajba, és nehéz onnan eltávolítani.

Az összes fent leírt probléma megoldható egy közbenső hőcserélő felszerelésével.Háromféle hőcserélő létezik - nyitott típusú, héjas-csöves és tekercses.

A nyitott típusú módosítás semlegesíti a keringés során a freonba kerülő folyadékot, ami minimálisra csökkenti a valószínűségét víz kalapács kompresszor. A készülék kiváló teljesítményt nyújt minimális energiafogyasztás mellett.

Nyitott típusú hőcserélő felszerelésekor fontos a folyadékvezeték megfelelő méretének kiválasztása a minimális nyomássűrítés biztosítása érdekében

A megfelelően kiválasztott csövek semlegesítik a forrásban lévő folyadék lehetőségét. Ebben az esetben a szelepnek elegendő áteresztőképességgel kell rendelkeznie ahhoz, hogy a folyadék kis nyomáskülönbség mellett be tudjon hatolni a készülékbe.

A héj-csöves hőcserélő zárt szerkezetben kerül bemutatásra. A hőcsere a csövek falain keresztül történik, és a benne lévő folyadék és hűtőközeg nem keveredik, ellentétben a nyitott csövekkel, amelyek nagy nyomást biztosítanak a gőz és a levegő keringéséhez.

A tekercs hőcserélőt egy áramlásszabályozó jelenléte különbözteti meg, amely szabályozza a folyékony freon áramlását. A készülék mérete közvetlenül függ a hőszivattyú teljesítményétől. A terméket a funkcionalitás és a rendelkezésre álló mennyiség figyelembevételével kell kiválasztani. Célszerű előnyben részesíteni az összecsukható modelleket.

Hőszivattyú szűrők

A kutakból vagy tározókból származó víz nem tiszta formában. Tartalmazhat homokot, szennyeződést, különféle nyomelemeket - vasat, hidrogén-szulfidot, mangánt, klórt, ammóniát stb. A hőszivattyúba való belépés előtt a vizet szűrni kell.

Először is el kell távolítani a nagy anyagokat - kövek, homok, szennyeződés, iszap. A vízből való eltávolításukhoz telepítés szükséges hidrociklon.

A hidrociklon a durva víztisztításhoz szükséges eszköz.A szivattyú teljesítményének figyelembevételével kell kiválasztani

Ezután fontos olyan szűrőket beszerelni, amelyek kiküszöbölik a vasat, a hidrogén-szulfidot, a mangánt és az ammóniát. Ezek a mikroelemek lerövidítik a berendezés élettartamát és korróziónak teszik ki.

Használhat szűrőket fordított ozmózis, lágyítók, vaseltávolítók és azok módosításai. A meleg ivóvíz biztosításához szénszűrőkkel és UV sterilizátorral kell felszerelni, amely elpusztítja a baktériumokat és vírusokat.

Elektromos generátor tartalék áramellátáshoz

A hőszivattyúk elektromos hálózatról működnek, így áramszünet esetén fűtés nélkül marad a ház. Ezenkívül tanácsos vásárolni egy gyúlékony anyagokkal működő elektromos generátort.

Fontos, hogy az elektromos generátor elő tudja állítani a szivattyú kompresszorának működtetéséhez szükséges teljesítményt

Az ilyen hőszivattyú működésének jellemzői

Évente egyszer el kell végezni a szivattyú alkatrészeinek független szemrevételezését, be kell tartani a karbantartási ajánlásokat - kellő időben kenni kell az alkatrészeket, ellenőrizni kell a készülék megfelelő működését a víz szivattyúzásakor.

Egyes berendezések rendszeres (általában évente 1-2 alkalommal) ellenőrzést igényelnek a szervizközpont szakemberei által. Az ellenőrzés során a következők derülnek ki:

• motorolaj szivárog az áramkör repedésein;
• a rögzítések és csatlakozások minősége;
• nyomásszint a tartályokban és áramkörökben;
• meghibásodások a tápvezetékekben.

A víz-víz hőszivattyú telepítését képzett szakembereknek kell elvégezniük. A rendszer hatástalansága leggyakrabban a helytelen telepítés miatt következik be. A termikus berendezések a déli és az északi régió lakosai számára egyaránt alkalmasak.

Következtetések és hasznos videó a témában

A videó bemutatja az eszköz működési elvét és jellemzőit:

Ennek eredményeként arra a következtetésre juthatunk, hogy a víz-víz hőszivattyú hatékony környezetbarát berendezésnek tekinthető, amelyet legfeljebb 150 négyzetméteres házak fűtésére terveztek. Nagyobb terület rendezése meglehetősen összetett mérnöki felméréseket igényelhet.

Ha bármilyen kérdése van a tájékoztatás olvasása közben, kérjük, tegye fel azokat az alábbi blokkban. Várjuk észrevételeiket, kérdéseit a témával kapcsolatban, történeteket és fotókat egy mini-vízerőmű saját kezű építéséről. Kíváncsiak vagyunk a véleményedre.