System ogrzewania z powietrzną pompą ciepła. Pompa ciepła do ogrzewania domu: zasada działania, rodzaje i zastosowanie. Korzystanie z pomp pogłębiarskich

W prostych słowach, zasada działania pompy ciepła jest zbliżona do domowej lodówki - trwa energia cieplna przy źródle ciepła i przekazuje je do systemu grzewczego. Źródłem ciepła dla pompy może być gleba, skała, powietrze atmosferyczne, woda z różnych źródeł (rzeki, strumienie, drogi gruntowe, jeziora).

Rodzaje pomp ciepła są klasyfikowane według źródła ciepła:

powietrze-powietrze;
woda-powietrze;
woda woda;
gleba-woda (woda-ziemia);
woda lodowa (rzadko).

Ogrzewanie, klimatyzacja i ciepła woda użytkowa – to wszystko może zapewnić pompa ciepła. Aby to wszystko zapewnić, nie potrzebuje paliwa. Energia elektryczna zużywana do utrzymania pracy pompy stanowi około 1/4 zużycia innych rodzajów ogrzewania.

Elementy systemu grzewczego z pompą ciepła

Kompresor- serce systemu grzewczego wykorzystującego pompę ciepła. Koncentruje rozproszone ciepło niskiej jakości, zwiększając jego temperaturę w wyniku sprężania i przekazuje je do chłodziwa do układu. W tym przypadku energia elektryczna jest wydawana wyłącznie na sprężanie i przekazywanie energii cieplnej, a nie na podgrzewanie chłodziwa - wody lub powietrza. Według przeciętnych szacunków na 10 kW ciepła zużywa się aż 2,5 kW energii elektrycznej.

Zbiornik na gorąca woda (dla systemów inwerterowych). Zbiornik akumuluje wodę, która wyrównuje obciążenia cieplne systemu grzewczego i dostaw ciepłej wody.

Chłodziwo. Tzw. płyn roboczy, znajdujący się pod niskim ciśnieniem i wrzący w niskich temperaturach, jest absorberem energii niskopotencjalnej pochodzącej ze źródła ciepła. Jest to gaz krążący w układzie (freon, amoniak).

Parownik, zapewniający dobór i przekazanie energii cieplnej do pompy ze źródła niskotemperaturowego.

Kondensator, przenosząc ciepło z czynnika chłodniczego do wody lub powietrza w układzie.
Termostat.

Podstawowy i wtórny kontur podłoża. Przenosi ciepło ze źródła do pompy i z pompy do ogrzewania domu system cyrkulacji. Obieg pierwotny składa się z: parownika, pompy, rur. Obwód wtórny obejmuje: skraplacz, pompę, rurociąg.

Pompa ciepła powietrze-woda 5-28 kW

Pompa ciepła powietrze-woda do ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę 12-20 kW

Zasadą działania pompy ciepła jest pobieranie, a następnie oddawanie energii cieplnej podczas procesu parowania i skraplania cieczy, a także zmiana ciśnienia i późniejsza zmiana temperatury skraplania i parowania.

Pompa ciepła odwraca ruch ciepła - zmusza go do ruchu w przeciwnym kierunku. Oznacza to, że HP to ta sama pompa hydrauliczna, pompująca ciecze z dołu do góry, w przeciwieństwie do naturalnego ruchu z góry na dół.

Czynnik chłodniczy jest sprężany w sprężarce i przesyłany do skraplacza. Wysokie ciśnienie i temperatura powodują kondensację gazu (najczęściej freonu), a ciepło przekazywane jest do płynu chłodzącego do układu. Proces powtarza się, gdy czynnik chłodniczy ponownie przejdzie przez parownik – ciśnienie spada i rozpoczyna się proces wrzenia w niskiej temperaturze.

W zależności od źródła ciepła niskiej jakości każdy typ pompy ma swoje własne niuanse.

Cechy pomp ciepła w zależności od źródła ciepła

Działanie pompy ciepła powietrze-woda uzależnione jest od temperatury powietrza, która na zewnątrz nie powinna spaść poniżej +5°C, a deklarowany współczynnik konwersji ciepła COP 3,5-6 można osiągnąć dopiero przy temperaturze 10°C i wyższej. Pompy tego typu instalowane są na budowie, w najbardziej wentylowanym miejscu, a także instalowane są na dachach. To samo można powiedzieć o pompach powietrze-powietrze.

Typ pompy do wód gruntowych

Pompa do wód gruntowych lub geotermalna pompa ciepła pobiera energię cieplną z gruntu. Na ziemi panuje temperatura od 4°C do 12°C, zawsze stabilna na głębokości 1,2 -1,5 m.

Kolektor poziomy należy umieścić na miejscu, jego powierzchnia zależy od temperatury gleby i wielkości ogrzewanego obszaru; nad systemem nie można sadzić ani umieszczać nic innego jak trawę. Istnieje wariant kolektora pionowego ze studnią o głębokości do 150 m. Chłodziwo pośrednie krąży rurami ułożonymi w ziemi i podgrzewa się do 4°C, schładzając glebę. Z kolei gleba musi uzupełniać straty ciepła, co oznacza, że dla wydajna praca TN potrzebuje setek metrów rur wzdłuż terenu.

Pompa ciepła"woda woda"

Pompa ciepła typu woda-woda działa na niskotemperaturowe ciepło rzek, strumieni, ścieków i gruntów. Woda ma większą pojemność cieplną niż powietrze, ale chłodząca woda gruntowa ma swoje własne niuanse - nie można jej schłodzić do punktu zamarzania, woda musi swobodnie spływać do ziemi.

Trzeba mieć stuprocentową pewność, że w ciągu jednego dnia bez problemu przepuścisz przez siebie dziesiątki ton wody. Problem ten często rozwiązuje się wlewając schłodzoną wodę do najbliższego zbiornika wodnego, pod warunkiem jednak, że zbiornik wodny znajduje się za płotem, w przeciwnym razie takie ogrzewanie kosztuje miliony. Jeżeli do płynącego zbiornika jest dziesięć metrów, wówczas najskuteczniejsze będzie ogrzewanie za pomocą pompy ciepła typu woda-woda.

Pompa ciepła na wodę lodową

Pompa ciepła na wodę lodową dość egzotyczny typ pompy, który wymaga modyfikacji wymiennika ciepła - pompa powietrze-woda jest przystosowana do chłodzenia wodą i usuwa lód.

Za sezon grzewczy Gromadzi się około 250 ton lodu, który można zmagazynować (taką ilością lodu można wypełnić przeciętny basen). Ten typ pompy ciepła jest dobry na nasze zimy. 330 KJ/kg – tyle ciepła uwalnia woda podczas procesu zamrażania. Z kolei ochłodzenie wody o 1°C wytwarza 80 razy mniej ciepła. Szybkość ogrzewania 36 000 KJ/h uzyskuje się poprzez zamrożenie 120 litrów wody. Wykorzystując to ciepło można zbudować system grzewczy z pompą ciepła na wodę lodową. Chociaż informacji na temat tego typu pompy jest bardzo mało, poszukam jej.

Plusy i minusy pomp ciepła

Nie chcę tutaj marudzić o „zielonej” energii i przyjazności dla środowiska, ponieważ cena całego systemu okazuje się niebotyczna, a ostatnią rzeczą, o której myślisz, jest warstwa ozonowa. Jeśli pominiemy koszt instalacji grzewczej z wykorzystaniem pompy ciepła, wówczas korzyści są następujące:

Bezpieczne ogrzewanie. Sądząc po sobie, kiedy mój kocioł gazowy z hukiem włącza palnik, co 15 minut pojawia się na mojej głowie siwy włos. Pompa ciepła nie używa otwarty ogień, paliwo palne. Brak zapasów drewna opałowego i węgla.
Sprawność pompy ciepła wynosi około 400-500% (pobiera 1 kW prądu, wydaje 5).
„Czyste” ogrzewanie bez odpadów spalania, spalin i zapachu.
Cicha praca z „właściwą” sprężarką.

Tłuszczowy minus pompy ciepła- cena za cały system jako całość i rzadkość idealne warunki dla wydajnej pracy pompy.

Zwrot kosztów systemu grzewczego opartego na pompie ciepła może wynieść 5 lat, a może 35, a druga liczba jest niestety bardziej realistyczna. Jest to system bardzo kosztowny na etapie wdrożenia i bardzo pracochłonny.

Bez względu na to, co ktoś ci powie, obecnie Kulibinów jest wielu, obliczenia dla pompy ciepła powinny być wykonywane wyłącznie przez specjalistę z zakresu ogrzewania, z wizytą na budowie.

Mając w domu lodówki i klimatyzatory, niewiele osób wie, że realizowana jest w nich zasada działania pompy ciepła.

Około 80% energii wytwarzanej przez pompę ciepła pochodzi z ciepła otoczenia w postaci rozproszonego promieniowania słonecznego. To ta pompa po prostu „pompuje” go z ulicy do domu. Zasada działania pompy ciepła jest podobna do zasady działania lodówki, jednak kierunek wymiany ciepła jest inny.

Mówiąc najprościej…

Aby schłodzić butelkę woda mineralna, Włożyłeś to do lodówki. Lodówka musi „pobrać” część energii cieplnej z butelki i zgodnie z prawem zachowania energii przenieść ją gdzieś i oddać. Lodówka przekazuje ciepło do grzejnika, zwykle umieszczonego na tylnej ścianie. Jednocześnie grzejnik nagrzewa się, oddając ciepło do pomieszczenia. W rzeczywistości ogrzewa pomieszczenie. Jest to szczególnie widoczne w małych minimarketach latem, kiedy w pokoju włączonych jest kilka lodówek.

Zapraszamy Cię do realizacji swojej wyobraźni. Załóżmy, że do lodówki będziemy stale wkładać ciepłe przedmioty, a schładzając je, nagrzejemy powietrze w pomieszczeniu. Przejdźmy do „skrajności”... Umieśćmy lodówkę otwarcie okna z drzwiami zamrażarki otwartymi na zewnątrz. Grzejnik lodówki będzie umieszczony w pomieszczeniu zamkniętym. Podczas pracy lodówka schładza powietrze na zewnątrz, przenosząc „pobrane” ciepło do pomieszczenia. Tak działa pompa ciepła, która pobiera rozproszone ciepło z otoczenia i przekazuje je do pomieszczenia.

Skąd pompa pobiera ciepło?

Zasada działania pompy ciepła opiera się na „eksploatacji” naturalnych źródeł ciepła o niskim potencjale, pochodzących z otoczenia.

Mogą być:

po prostu powietrze z zewnątrz;
ciepło zbiorników wodnych (jezior, mórz, rzek);
ciepło gleby, wody gruntowe (termalne i artezyjskie).

Jak działa pompa ciepła i system grzewczy z nią związany?

Pompa ciepła jest zintegrowana z systemem grzewczym, który składa się z 2 obwodów + trzeciego obwodu - układu samej pompy. Po obwodzie zewnętrznym krąży niezamarzający czynnik chłodzący, który pochłania ciepło z otaczającej przestrzeni.

Dostając się do pompy ciepła, a dokładniej do jej parownika, chłodziwo uwalnia średnio 4 do 7°C do czynnika chłodniczego pompy ciepła. A jego temperatura wrzenia wynosi -10°C. W rezultacie czynnik chłodniczy wrze, a następnie przechodzi w stan gazowy. Chłodziwo obwodu zewnętrznego, już schłodzone, przechodzi do kolejnego „zakrętu” w układzie, aby ustawić temperaturę.

Obwód funkcjonalny pompy ciepła obejmuje:

parownik;
kompresor (elektryczny);
kapilarny;
kondensator;
chłodziwo;
termostatyczne urządzenie sterujące.

Proces wygląda mniej więcej tak!

Czynnik chłodniczy, który „zagotował się” w parowniku, dostarczany jest rurociągiem do sprężarki zasilanej energią elektryczną. Ten „pracownik” spręża gazowy czynnik chłodniczy do postaci wysokie ciśnienie, co odpowiednio prowadzi do wzrostu jego temperatury.

Gorący gaz następnie wpływa do innego wymiennika ciepła, zwanego skraplaczem. Tutaj ciepło czynnika chłodniczego jest przekazywane do powietrza w pomieszczeniu lub płynu chłodzącego, który krąży w wewnętrznym obwodzie systemu grzewczego.

Czynnik chłodniczy ochładza się, jednocześnie zamieniając się w ciecz. Następnie przechodzi przez zawór redukcyjny ciśnienia kapilarnego, gdzie „traci” ciśnienie i wraca do parownika.

Cykl jest zamknięty i gotowy do powtórzenia!

Przybliżone obliczenie mocy grzewczej instalacji

W ciągu godziny przez kolektor zewnętrzny poprzez pompę przepływa do 2,5-3 m 3 chłodziwa, które ziemia może ogrzać o ∆t = 5-7°C.

Aby obliczyć moc cieplną takiego obwodu, użyj wzoru:

Q = (T_1 - T_2)*V_ciepło

V_heat - objętościowe natężenie przepływu chłodziwa na godzinę (m^3/godz.);

T_1 - T_2 - różnica temperatur pomiędzy wlotem a wlotem (°C).

Rodzaje pomp ciepła

Pompy ciepła dzieli się ze względu na rodzaj wykorzystywanego ciepła rozproszonego:

wody gruntowe (użyj zamkniętych konturów gruntu lub głębokich sond geotermalnych i system wodny ogrzewania pomieszczeń);
woda-woda (wykorzystują studnie otwarte do poboru i odprowadzania wód gruntowych - kontur zewnętrzny nie jest zapętlony, układ wewnętrzny ogrzewanie - woda);
woda-powietrze (wykorzystanie zewnętrznych obiegów wodnych i ogrzewania powietrznego);
(wykorzystanie ciepła rozproszonego z zewnętrznych mas powietrza wraz z system powietrzny ogrzewanie domu).

Zalety i zalety pomp ciepła

Opłacalne. Zasada działania pompy ciepła opiera się nie na wytwarzaniu, ale na przekazywaniu (transporcie) energii cieplnej, dlatego można postawić tezę, że jej sprawność jest większa niż jedność. Co za bezsens? – mówisz. Temat pomp ciepła zawiera wartość – współczynnik konwersji ciepła (HCT). Dzięki temu parametrowi porównuje się ze sobą jednostki podobnych typów. Jego znaczenie fizyczne– wskazać stosunek ilości otrzymanego ciepła do ilości energii na to wydanej. Przykładowo przy KPT = 4,8 1 kW energii elektrycznej wydanej przez pompę pozwoli nam uzyskać 4,8 kW ciepła bezpłatnie, czyli bezpłatnie od natury.

Uniwersalna wszechobecność zastosowań. Nawet w przypadku braku dostępnych linii energetycznych sprężarka pompy ciepła może być napędzana napędem diesla. A „naturalne” ciepło jest dostępne w każdym zakątku planety – pompa ciepła nie pozostanie „głodna”.

Użytkowanie przyjazne dla środowiska. W pompie ciepła nie powstają produkty spalania, a jej niskie zużycie energii „pracuje” mniej elektrowni, pośrednio ograniczając z nich emisję szkodliwych substancji. Czynnik chłodniczy stosowany w pompach ciepła jest przyjazny dla warstwy ozonowej i nie zawiera chlorowęglowodorów.

Dwukierunkowy tryb pracy. Pompa ciepła może ogrzewać pomieszczenie zimą i chłodzić je latem. „Ciepło” pobrane z pomieszczenia można efektywnie wykorzystać np. do podgrzania wody w basenie lub w instalacji ciepłej wody użytkowej.

Bezpieczeństwo operacyjne. W zasadzie działania pompy ciepła nie będziesz brać pod uwagę niebezpiecznych procesów. Brak otwarty ogień i szkodliwe wydzieliny niebezpieczne dla człowieka, niska temperatura chłodziwa sprawiają, że pompa ciepła jest „nieszkodliwym”, ale użytecznym urządzeniem gospodarstwa domowego.

Niektóre niuanse działania

Efektywne wykorzystanie zasady działania pompy ciepła wymaga spełnienia kilku warunków:

ogrzewane pomieszczenie musi być dobrze izolowane (strata ciepła do 100 W/m2) - w przeciwnym razie pobierając ciepło z ulicy, będziesz ją ogrzewał na własny koszt;
Pompy ciepła są korzystne w przypadku niskotemperaturowych systemów grzewczych. Systemy ogrzewania podłogowego (35-40°C) idealnie spełniają takie kryteria. Współczynnik konwersji ciepła w znacznym stopniu zależy od stosunku temperatur obwodów wejściowych i wyjściowych.

Podsumujmy to, co zostało powiedziane!

Istota zasady działania pompy ciepła nie polega na wytwarzaniu, ale na przekazywaniu ciepła. Pozwala to uzyskać wysoki współczynnik (od 3 do 5) konwersji energii cieplnej. Mówiąc najprościej, każdy 1 kW zużytej energii elektrycznej „przeniesie” do domu 3-5 kW ciepła. Coś jeszcze trzeba powiedzieć?

Do głównych obszarów rozwoju sprzętu inżynieryjnego dla prywatnych gospodarstw domowych należy zwiększanie produktywności dzięki ergonomii i rozszerzaniu funkcjonalności. Jednocześnie deweloperzy coraz częściej zwracają uwagę na efektywność energetyczną. wyposażenie techniczne systemy komunikacji. Infrastruktura ciepłownicza uznawana jest za najdroższą, dlatego firmy wykazują szczególne zainteresowanie sposobami jej zapewnienia. Do najbardziej wymiernych efektów prac w tym kierunku zalicza się powietrzna pompa ciepła, która coraz częściej zastępuje tradycyjne urządzenia grzewcze

Cechy pomp ciepła

Główną różnicą jest sposób wytwarzania ciepła. Większość z nich polega na wykorzystaniu tradycyjnych źródeł energii jako źródła. Jednak w przypadku pomp powietrza zarówno do ogrzewania, jak i dostarczania ciepłej wody, większość energii jest zużywana zasoby naturalne bezpośrednio. Około 20% całkowitego potencjału przeznaczone jest na zasilanie ze stacji konwencjonalnych. Zatem powietrze domy termalne zużywać energię bardziej oszczędnie i powodować mniejsze szkody środowisko ekologiczne. Warto zauważyć, że koncepcyjne wersje pomp zostały opracowane w celu zapewnienia Powierzchnie biurowe i przedsiębiorstw. Ale później technologia objęła ten segment sprzęt gospodarstwa domowego, umożliwiając zwykłym użytkownikom korzystanie z opłacalnych źródeł energii cieplnej.

Zasada działania

Cały przebieg pracy opiera się na obiegu czynnika chłodniczego pobieranego ze źródła. Ogrzewanie następuje po kondensacji strumieni powietrza, które są sprężane w sprężarce. Następnie czynnik chłodniczy w stanie ciekłym trafia bezpośrednio do układu grzewczego. Teraz możemy przyjrzeć się bliżej zasadzie cyrkulacji chłodziwa w konstrukcji pompy. W stanie gazowym czynnik chłodniczy kierowany jest do wymiennika ciepła zamkniętego w jednostce wewnętrznej. Tam przekazuje ciepło do pomieszczenia i zamienia się w ciecz. Na tym etapie do akcji wkracza odbiornik, który zasila również powietrzną pompę ciepła. Zasada działania standardowej wersji tego urządzenia zakłada, że w tym bloku ciecz będzie wymieniać ciepło z czynnikiem chłodniczym, który ma niskie ciśnienie. W wyniku tego procesu temperatura powstałej mieszaniny ponownie obniży się, a ciecz trafi na wylot odbiornika. Gdy gaz chłodniczy przepływa przez rurę niskie ciśnienie krwi w odbiorniku nasila się jego przegrzanie, po czym napełnia sprężarkę.

Dane techniczne

Głównym wskaźnikiem technicznym jest moc, która w przypadku modeli domowych waha się od 2,5 do 6 kW. Półprzemysłowe można zastosować także do wspomagania komunikacji w domach prywatnych, jeśli wymagany jest potencjał mocy większy niż 10 kW. Jeśli chodzi o wielkość pomp, odpowiadają one tradycyjnym klimatyzatorom. Co więcej, można je pomylić wygląd z systemem dzielonym. Standardowy blok może mieć parametry 90x50x35 cm. Waga również odpowiada typowym ustawieniom klimatyzacji - średnio 40-60 kg. Oczywiście główne pytanie dotyczy zakresu temperatur. Ponieważ powietrzna pompa ciepła koncentruje się na funkcji ogrzewania, górna granica jest uważana za docelową i osiąga średnio 30–40 °C. To prawda, że \u200b\u200bdostępne są również wersje z funkcjami łączonymi, które dodatkowo chłodzą pomieszczenie.

Rodzaje projektów

Istnieje kilka koncepcji wytwarzania ciepła za pomocą pompy powietrza. Dzięki temu projekt jest dostosowany specjalnie do potrzeb konkretnego schematu wytwarzania. Najpopularniejszy model polega na współdziałaniu strumieni powietrza i nośnika wody w jednym systemie. Główna klasyfikacja dzieli konstrukcje ze względu na rodzaj organizacji bloków funkcjonalnych. Tak więc w obudowie monoblokowej znajduje się pompa ciepła, ale istnieją również modele, które umożliwiają wyprowadzenie systemu na zewnątrz za pomocą segmentu pomocniczego. W zasadzie oba modele powtarzają zasadę działania konwencjonalnych klimatyzatorów, jedynie ich funkcje i wydajność zostały podniesione na nowy poziom.

Zastosowanie nowoczesnych technologii

Innowacyjne osiągnięcia w dużej mierze zdeterminowały rozwój klasycznych jednostek klimatyzacyjnych. W szczególności Mitsubishi wykorzystuje w swoich modelach sprężarka spiralna z dwufazowym wtryskiem czynnika chłodniczego, co pozwala urządzeniu realizować swoją funkcję niezależnie od warunków temperaturowych. Nawet przy -15°C pompa ciepła japońskiego producenta wykazuje wydajność do 80%. Ponadto najnowsze modele wyposażone są w nowe systemy sterowania, które zapewniają wygodę, bezpieczeństwo i efektywne działanie instalacje. Pomimo całej technologii urządzenia, pozostaje możliwość jego integracji z tradycyjnymi systemami grzewczymi z kotłami i kotłami.

Tworzenie własnych pomp powietrza

Przede wszystkim musisz kupić sprężarkę do przyszłej instalacji. Mocowany jest w ścianie i pełni funkcję jednostki zewnętrznej konwencjonalnego systemu split. Następnie kompleks uzupełnia się kondensatorem, który można wykonać samodzielnie. Ta operacja wymaga miedzianej „cewki” o grubości około 1 mm, którą następnie należy umieścić w plastikowej lub metalowej obudowie - na przykład zbiorniku lub zbiorniku. Przygotowaną rurkę nawija się na rdzeń, którym może być cylinder o wymiarach pozwalających na zintegrowanie go ze zbiornikiem. Za pomocą perforowanego można tworzyć zwoje w równych odstępach, co sprawi, że powietrze będzie bardziej wydajne; wielu domowych rzemieślników zrobi to poprzez późniejszy wtrysk freonu, który będzie działał jako czynnik chłodniczy. Dalej zmontowaną konstrukcję podłączony do instalacji grzewczej domu poprzez obieg zewnętrzny.

U sprzęt grzewczy, do działania które są wystarczające drogie typy nośniki energii, takie jak gaz, energia elektryczna, ciało stałe i płynne paliwo, pojawił się stosunkowo niedawno godna alternatywa– pompa ciepła typu woda-woda. Do działania takiego sprzętu, który dopiero zaczyna zyskiwać na popularności w Rosji, potrzebne są niewyczerpane źródła energii charakteryzujące się niskim potencjałem. W takim przypadku energię cieplną można pozyskać z prawie każdego źródła wody, którym mogą być naturalne i sztuczne zbiorniki, studnie, studnie itp. Jeśli obliczenia i instalacja takiej jednostki pompującej zostaną przeprowadzone prawidłowo, będzie ona w stanie zapewnić ogrzewanie budynków mieszkalnych i przemysłowych przez cały okres zimowy.

Elementy konstrukcyjne i zasada działania

Zasada działania rozważanych pomp ciepła do ogrzewania domu przypomina zasadę działania urządzeń chłodniczych, tyle że w odwrotnej kolejności. Jeśli agregat chłodniczy usuwa część ciepła ze swojej wewnętrznej komory na zewnątrz, obniżając w ten sposób panującą w niej temperaturę, wówczas praca pompy ciepła polega na ochłodzeniu otoczenia i ogrzaniu czynnika chłodniczego, który przepływa rurami instalacji grzewczej. Na tej samej zasadzie działają pompy ciepła powietrze-woda i woda gruntowa, które również wykorzystują energię ze źródeł o niskim potencjale do ogrzewania obiektów mieszkalnych i przemysłowych.

Schemat konstrukcyjny pompy ciepła typu woda-woda, najbardziej produktywnej spośród urządzeń wykorzystujących źródła energii o niskim potencjale, zakłada obecność takich elementów jak:

zewnętrzny obwód, wzdłuż którego porusza się woda, pompowana ze źródła wody;
obwód wewnętrzny, przez który czynnik chłodniczy przepływa rurociągiem;
parownik, w którym czynnik chłodniczy przekształca się w gaz;
skraplacz, w którym gazowy czynnik chłodniczy ponownie zamienia się w ciecz;
sprężarka przeznaczona do zwiększania ciśnienia gazowego czynnika chłodniczego przed jego wejściem do skraplacza.

Zatem projektowanie pompy ciepła typu woda-woda nie jest skomplikowane. Jeśli w pobliżu domu znajduje się naturalny lub sztuczny zbiornik, to do ogrzewania budynku najlepiej zastosować pompę ciepła woda-woda, zasada działania i cechy konstrukcyjne które składają się z następujących elementów.

Obieg będący głównym wymiennikiem ciepła, przez który przepływa środek przeciw zamarzaniu, znajduje się na dnie zbiornika. W takim przypadku głębokość, na której zainstalowany jest pierwotny wymiennik ciepła, musi znajdować się poniżej poziomu zamarzania zbiornika. Płyn niezamarzający przechodzący przez obwód pierwotny jest podgrzewany do temperatury 6–8°, a następnie dostarczany do wymiennika ciepła, oddając ciepło jego ściankom. Zadaniem środka przeciw zamarzaniu krążącego w obiegu pierwotnym jest przekazanie energii cieplnej wody czynnikowi chłodniczemu (freonowi).
W przypadku, gdy schemat pracy pompy ciepła zakłada pobór i przekazanie energii cieplnej z wody pompowanej ze studni podziemnej, nie stosuje się obiegu przeciwzamrożeniowego. Cóż, woda specjalna rura przechodzi przez komorę wymiennika ciepła, gdzie oddaje energię cieplną czynnikowi chłodniczemu.
Wymiennik ciepła dla pomp ciepła jest najważniejszym elementem ich konstrukcji. Jest to urządzenie składające się z dwóch modułów – parownika i skraplacza. W parowniku freon dostarczany przez rurkę kapilarną zaczyna się rozszerzać i zamienia się w gaz. Kiedy gazowy freon wchodzi w kontakt ze ściankami wymiennika ciepła, energia cieplna niskiej jakości jest przekazywana do czynnika chłodniczego. Freon naładowany taką energią dostarczany jest do sprężarki.
Sprężarka spręża freon, powodując wzrost temperatury czynnika chłodniczego. Po sprężeniu w komorze sprężarki freon wchodzi do innego modułu wymiennika ciepła - skraplacza.
W skraplaczu gazowy freon ponownie zamienia się w ciecz, a zgromadzona przez niego energia cieplna przekazywana jest na ścianki pojemnika, w którym znajduje się czynnik chłodzący. Wchodząc do komory drugiego modułu wymiennika ciepła, freon będący w stanie gazowym skrapla się na ściankach pojemność przechowywania, przekazuje im energię cieplną, która następnie przekazywana jest wodzie znajdującej się w takiej komorze. Jeżeli na wyjściu z parownika freon ma temperaturę 6–8 stopni Celsjusza, to na wejściu do skraplacza pompy ciepła typu woda-woda, dzięki opisanej powyżej zasadzie działania takiego urządzenia , jego wartość sięga 40–70 stopni Celsjusza.

Zatem zasada działania pompy ciepła opiera się na tym, że czynnik chłodniczy przechodząc w stan gazowy pobiera energię cieplną z wody, a przechodząc w stan stan ciekły w skraplaczu oddaje zgromadzoną energię do ciekłego medium - chłodziwa systemu grzewczego.

Pompy ciepła powietrze-woda i woda gruntowa działają na dokładnie tej samej zasadzie; jedyną różnicą jest rodzaj źródła wykorzystywanego do produkcji energii cieplnej o niskim potencjale. Innymi słowy pompa ciepła ma jedną zasadę działania, która nie różni się w zależności od rodzaju czy modelu urządzenia.

O tym, jak efektywnie pompa ciepła podgrzewa płyn chłodzący w instalacji grzewczej, w dużej mierze decydują wahania temperatury wody, będącej źródłem energii o niskim potencjale. Urządzenia tego typu charakteryzują się dużą wydajnością przy pracy z wodą ze studni, gdzie temperatura ciekłego medium przez cały rok mieści się w przedziale 7–12 stopni Celsjusza.

Pompa woda-woda należy do naziemnych typów pomp ciepła

Zasada działania pompy ciepła typu woda-woda, zapewniająca wysoką wydajność tego urządzenia, pozwala na wykorzystanie tego typu urządzeń do wyposażenia systemów grzewczych budynków mieszkalnych i przemysłowych nie tylko w regionach o ciepłe zimy, ale także w regionach północnych.

Aby pompa ciepła, której schemat działania opisano powyżej, charakteryzowała się dużą wydajnością, należy wiedzieć, jak wybrać odpowiedni sprzęt. Zdecydowanie wskazane jest, aby dobór pompy ciepła typu woda-woda (a także typu „powietrze-woda” i „ziemia-woda”) dokonywał przy udziale wykwalifikowanego i doświadczonego specjalisty.

Wybierając pompę ciepła do podgrzewania wody, brane są pod uwagę następujące parametry takiego sprzętu:

wydajność, która określa powierzchnię budynku, którą może zapewnić ogrzewanie pompa;
marka, pod jaką sprzęt został wyprodukowany (ten parametr trzeba wziąć pod uwagę, ponieważ poważne firmy, których produkty doceniło już wielu konsumentów, przywiązują dużą wagę zarówno do niezawodności, jak i funkcjonalności produkowanych przez siebie modeli);
koszt zarówno wybranego sprzętu, jak i jego instalacji.

Wybierając pompy ciepła typu woda-woda, powietrze-woda czy ziemia-woda, warto zwrócić uwagę na dostępność dodatkowych opcji dla tego typu urządzeń. Dotyczy to w szczególności następujących możliwości:

sterować pracą urządzeń w trybie automatycznym (pompy ciepła pracujące w tym trybie dzięki specjalnemu sterownikowi umożliwiają stworzenie w budynku, któremu służą komfortowe warunki na zakwaterowanie; zmiana parametrów pracy i inne czynności związane ze sterowaniem pompami ciepła wyposażonymi w sterownik można wykonywać za pomocą urządzenia mobilnego lub pilota);
stosowanie urządzeń do podgrzewania wody w systemie zaopatrzenia w ciepłą wodę (zwróć uwagę na tę opcję, ponieważ w niektórych (szczególnie starych) modelach pomp ciepła, których kolektor montowany jest w otwartych zbiornikach, nie jest ona dostępna).

Obliczanie mocy urządzeń: zasady realizacji

Zanim zaczniemy wybierać konkretny model pompy ciepła, należy opracować projekt systemu grzewczego, który będzie obsługiwał ten sprzęt, a także obliczyć jego moc. Obliczenia takie są niezbędne do określenia rzeczywistego zapotrzebowania budynku na energię cieplną przy określonych parametrach. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę straty ciepła w takim budynku, a także obecność w nim obwodu dostarczającego ciepłą wodę.

W przypadku pompy ciepła typu woda-woda obliczenia mocy przeprowadza się przy użyciu następującej metody.

W pierwszej kolejności należy określić całkowitą powierzchnię budynku do ogrzewania, w której będzie wykorzystywana zakupiona pompa ciepła.
Po ustaleniu powierzchni budynku można obliczyć moc pompy ciepła zdolną do zapewnienia ogrzewania. Wykonując te obliczenia, przestrzegają następującej zasady: na 10 m2. m powierzchni budynku wymaga 0,7 kilowata mocy pompy ciepła.
Jeśli pompa ciepła będzie również używana w celu zapewnienia działania Systemy CWU, następnie do uzyskanej wartości jego mocy dodaje się 15–20%.

Obliczenie mocy pompy ciepła, przeprowadzone zgodnie z opisaną powyżej metodą, dotyczy budynków, w których wysokość stropu nie przekracza 2,7 metra. Dokładniejsze obliczenia, które uwzględniają wszystkie cechy budynków, które mają być ogrzewane za pomocą pompy ciepła, wykonują pracownicy wyspecjalizowanych organizacji.

W przypadku pompy ciepła powietrze-woda obliczenia mocy przeprowadza się podobną metodą, ale z uwzględnieniem pewnych niuansów.

Jak samemu zrobić pompę ciepła

Mając dobre zrozumienie działania pompy ciepła typu woda-woda, możesz wykonać takie urządzenie własnymi rękami. Tak naprawdę domowa pompa ciepła to zestaw gotowy urządzenia techniczne, prawidłowo wybrane i podłączone w określonej kolejności. Aby domowa pompa ciepła charakteryzowała się wysoką wydajnością i nie sprawiała problemów podczas pracy, konieczne jest wykonanie wstępnych obliczeń jej głównych parametrów. W tym celu możesz skorzystać z odpowiednich programów i kalkulatorów online dostępnych na stronach producentów takiego sprzętu lub skontaktować się ze specjalistami.

Aby więc wykonać pompę ciepła własnymi rękami, należy wybrać elementy jej wyposażenia zgodnie z wcześniej obliczonymi parametrami i przeprowadzić ich prawidłowy montaż.

Kompresor

Wykonaną samodzielnie sprężarkę do pompy ciepła można pobrać ze starej lodówki lub systemu dzielonego, zwracając uwagę na moc takiego urządzenia. Zaletą stosowania sprężarek z systemów dzielonych jest niski poziom hałas powstający podczas ich pracy.

Kondensator

Jako skraplacz do domowej pompy ciepła można zastosować cewkę zdemontowaną ze starej lodówki. Niektórzy robią to sami, używając hydrauliki lub specjalnej rury chłodniczej. Jako pojemnik do umieszczenia wężownicy skraplacza można zastosować zbiornik ze stali nierdzewnej o pojemności około 120 litrów. Aby umieścić wężownicę w takim zbiorniku, należy ją najpierw przeciąć na dwie połowy, a następnie po zakończeniu montażu cewki zgrzać.

Bardzo ważne jest obliczenie jego powierzchni przed wyborem lub wykonaniem własnej cewki. Aby to zrobić, potrzebujesz następującej formuły:

P3 = MT/0,8PT

Parametry stosowane w tym wzorze to:

MT – moc cieplna wytworzona przez pompę ciepła (kW);
PT to różnica temperatur na wlocie i wylocie pompy ciepła.

Aby zapobiec tworzeniu się pęcherzyków powietrza w skraplaczu pompy ciepła z lodówki, wlot do wężownicy powinien znajdować się w górnej części zbiornika, a wylot z niego powinien znajdować się w dolnej części.

Parownik

Jako pojemnik na parownik można zastosować prostą plastikową beczkę o pojemności 127 litrów z szeroką szyjką. Aby utworzyć cewkę, której powierzchnię określa się według tego samego schematu, co w przypadku kondensatora, stosuje się ją również miedziana rura. Domowe pompy ciepła zazwyczaj wykorzystują parowniki zatapialne, do których skroplony freon wpływa od dołu i zamienia się w gaz w górnej części wężownicy.

Bardzo ostrożnie stosując lutowanie produkcja własna W przypadku pompy ciepła należy zamontować termostat, ponieważ tego elementu nie można nagrzewać do temperatur przekraczających 100 stopni Celsjusza.

Do dostarczania wody do elementów własnej pompy ciepła, a także do jej odprowadzania, stosuje się zwykłe rury kanalizacyjne.

Pompy ciepła woda-woda w porównaniu z urządzeniami powietrze-woda i ziemia-woda są prostsze w konstrukcji, ale za to bardziej wydajne, dlatego urządzenia tego typu najczęściej produkowane są samodzielnie.

Montaż domowej pompy ciepła i uruchomienie jej

Do montażu i uruchomienia domowej roboty pompy ciepła potrzebne będą: Materiały eksploatacyjne i wyposażenie:

spawarka;
pompa próżniowa (do testowania całego układu pod kątem podciśnienia);
butla z freonem, której uzupełnianie odbywa się przez specjalny zawór (należy wcześniej przewidzieć montaż zaworu w systemie);
czujniki temperatury instalowane na rurkach kapilarnych na wylocie całego układu i na wylocie parownika;
przekaźnik rozruchowy, bezpiecznik, szyna DIN i panel elektryczny.

Wszystkie spawanie i połączenia gwintowe Podczas montażu należy to zrobić możliwie sprawnie, aby zapewnić absolutną szczelność układu, przez który będzie przemieszczał się freon.

W przypadku, gdy woda w zbiorniku otwartym pełni rolę źródła energii o niskim potencjale, konieczne jest dodatkowo wykonanie kolektora, którego obecność przesądza o zasadzie działania tego typu pomp ciepła. Jeśli zamierzasz używać wody z źródło podziemne konieczne jest wykonanie dwóch studni, do jednej z której woda będzie odprowadzana po przejściu całej instalacji.

1, średnia ocena: 5,00 z 5)

Być może zainteresują Cię poniższe materiały