Pompa ciepła „woda-woda”: urządzenie, zasada działania, zasady aranżacji ogrzewania na jego podstawie

Rodzaje kolektorów wód gruntowych

Kolektor gruntowej pompy ciepła może być dwojakiego rodzaju (rys. 2):

• Pionowy;
• Poziomy.

Ryż. 2 Rodzaje kolektorów do pomp gruntowych: pionowe i poziome

Kolektor pionowy to długi rurociąg opuszczany do studni, którego długość wynosi od 40 do 150 m. Ten typ wymiennika ciepła jest lepszy od poziomego, ponieważ na takiej głębokości temperatura jest wyższa. Jeśli studnia jest bardzo głęboka, to wymiennik ciepła jest również wyposażony w obudowę ochronną, a jeśli głębokość jest stosunkowo niewielka, nie jest to konieczne.Jednak istotną wadą tej metody lokalizacji zbiornika jest wysoki koszt takiego odwiertu.

Oczywiście eksperci zalecają wiercenie głębiej. Ale jeśli technika lub gleba na to nie pozwalają, można wykonać kilka studni. Na przykład możesz wykonać jedną studnię o głębokości 80 m lub 4 studnie po 20 m. Najważniejsze jest to, że całkowity wynik wystarczy do ogrzania domu. Może występować gleba skalista, z którą dość trudno się pracuje, można w niej wiercić studnie nie dłuższe niż 15-20 metrów.

Kolektor poziomy (rys. 3) - ten typ kolektora gruntowego do pompy gruntowo-wodnej wygląda jak rurociąg ułożony w pozycji poziomej na pewną głębokość pod warstwą ziemi. Ten kolektor jest łatwy do zainstalowania.

Ryż. 3 Obieg zewnętrzny pompy wody gruntowej

Powierzchnia, na której zainstalowany jest kolektor gruntowej pompy ciepła, jest dość duża, w przeciwieństwie do wersji pionowej, która wymaga niewielkiego kawałka terenu. Z reguły poziomy wymiennik ciepła zajmuje od 25 do 50 m2, a może więcej, w zależności od ogrzewanej powierzchni. Negatywnym czynnikiem tej opcji jest to, że obszar z tym kolektorem może być używany tylko do trawnika.

W zależności od różnych okoliczności wymiennik ciepła można układać w zygzak, pętle, węże itp.

Bardzo ważne jest, jaka jest przewodność cieplna gruntu, w którym zainstalowany jest wymiennik ciepła. Zależy to od jakości gruntu, na przykład, jeśli gleba jest mokra, to przewodność cieplna jest większa, a jeśli gleba jest piaszczysta, to przewodność cieplna jest niewielka.

Jeśli w wymienniku ciepła jest wiele pętli, w konfiguracji należy uwzględnić pompę obiegową.

Nośniki energii za czy przeciw?

To jednak nie wszystko.Wzrost cen nośników energii oraz wysokie koszty ich dostawy prowadzą do szybkiego wzrostu kosztów ciepła i energii elektrycznej. A to zmusza konsumentów do szukania nowych sposobów oszczędzania. Nawet z podręczników szkolnych pamiętamy, że wymiana ciepła przepływa z rozgrzanych ciał do chłodniejszych, ale nie odwrotnie. Nasze wielowiekowe doświadczenie nie pamięta odwrotnej procedury, a nauka to udowadnia. Jednak sprytne nowoczesne techniki inżynieryjne umożliwiają przekazywanie ciepła w przeciwnym kierunku - z mniej nagrzanego ciała do gorętszego.

Schemat wymiany ciepła w pompie ciepła

Dla nas nie ma nic zaskakującego np. w działaniu lodówki. Gdzie ciepło z zamrażarki, w której temperatura jest często ujemna, jest uwalniane do otoczenia. Jeżeli ciepło to zostanie wykorzystane do ogrzewania budynków, a komorę chłodniczą zastąpimy sprawdzonym, stale funkcjonującym naturalnym źródłem ciepła, to będzie to tzw. pompa ciepła.

Prosta pompa ciepła powietrze-powietrze, za pomocą której można ogrzać pomieszczenie mieszkalne, to znany każdemu klimatyzator z funkcją grzania. Możesz z powodzeniem z niego korzystać, ponieważ dziś istnieją klimatyzatory, które mogą pracować nawet w znacznych temperaturach ujemnych - do -15 gr. i poniżej. Jeśli jednak chcemy uzyskać jak największą efektywność i komfort przy ogrzewaniu całego domu w tak oszczędny sposób (a pompa ciepła jest trzykrotnie oszczędniejsza od konwencjonalnych grzejników, a nawet więcej), to należy zastosować bardziej zaawansowane systemy.

Uwaga: wielu się zastanawia - jak to jest, ponieważ istnieje prawo zachowania energii.Skąd tak nieproporcjonalny stosunek wymiany ciepła do zużycia energii elektrycznej? Cała tajemnica polega na tym, że w pompie ciepła energia elektryczna jest wydatkowana tylko na uzwojenie elektromagnetyczne sprężarki (które oczywiście się nagrzewa, ale to ciepło nie jest wykorzystywane do ogrzewania pomieszczenia), a energia cieplna jest wytwarzana” " ze środowiska zewnętrznego, dzięki specjalnym procesom pompy ciepła ( samo słowo pompa na to wskazuje). Aby to zrozumieć, musisz wiedzieć więcej niż szkolny kurs fizyki. Spróbujmy jednak omówić podstawy poniżej.

Odbieranie dobrze

Największym problemem podczas instalacji pompy ciepła z obiegiem otwartym jest odprowadzanie wody z góry do studni. Bardzo źle. Rura powinna sięgać prawie do samego dna studni i wznosić się z niej o 0,5-1 metra. Wszystko poniżej powinno kipieć. Kiedy woda jest spuszczana z góry, studnia może szybko się zamulić i przestać otrzymywać wodę. Występuje przepełnienie. Jeśli tak się stanie z dobrym minusem na ulicy, lodowisko jest dla Ciebie. Dlatego jeśli w pobliżu znajduje się rzeka lub jakiś zbiornik, kanalizacja deszczowa lub rów odwadniający, lepiej podłączyć do nich studnię odbiorczą za pomocą rury przelewowej, w przypadku przepełnienia. Jeśli w pobliżu nie ma nic, będziesz musiał wywiercić nie jedną, ale dwie lub więcej studni do odbioru. Nikt nie zna odpowiedzi na pytanie, jak długo potrwa studnia odbiorcza. Może to potrwać wiele lat lub może zatkać się po jednym sezonie grzewczym. Dlatego największą wadą obwodu otwartego jest nieprzewidywalność.

Kolejny ważny punkt. Odwiert odbiorczy powinien znajdować się za odwiertem debetowym, w odległości co najmniej 6 metrów. To kolejna niejasność. Jak określić, w jakim kierunku płynie podziemna rzeka. Odpowiedź na to pytanie da tylko eksperyment.Jeśli po uruchomieniu pompy ciepła woda nie opada na debet, wszystko jest w porządku, zgadliście. Jeśli temperatura zacznie spadać, należy zamienić studnie i przestawić pompę głębinową. Rurociągi studni odpływowych i odpływowych najlepiej wykonywać z rur HDPE, jako materiału tańszego. Wystarczy również niezawodność i trwałość takich rur.

Idealną opcją jest sytuacja, gdy studnie znajdują się w poprzek przepływu podziemnego. Wtedy wystarczy wykonać rozłączne połączenie rurociągu w studni studni, wrzucić prąd do obu studni za pomocą rozłącznej wodoszczelnej wtyczki, a studnie można raz w roku odwrócić, zmieniając miejsca obciążenia i odbioru.

Zasada działania

Tym, którzy nie są do końca obeznani w temacie, warto wyjaśnić, czym jest pompa ciepła powietrze-woda. W rzeczywistości jest to „lodówka na odwrót” – urządzenie, które chłodzi powietrze na zewnątrz siebie i podgrzewa wodę znajdującą się w zbiorniku. Ta woda może być następnie wykorzystana do ciepłej wody użytkowej lub ogrzewania domu.

Pompa ciepła pracuje w obiegu zamkniętym, zużywa tylko energię elektryczną. Jego sprawność mierzy się stosunkiem zużytej energii elektrycznej do otrzymanego ciepła. Wydajność pomp ciepła jest również mierzona w COP (współczynnik wydajności). COP 2 odpowiada sprawności 200% i oznacza, że ​​za 1 kW energii elektrycznej zapewni 2 kW ciepła.

Zasada działania

Działanie pompy ciepła jest spowodowane ciepłem pobieranym z wody. Źródłem wody stają się jeziora, stawki, rzeki, studnie, studnie. Głębokość zbiornika w centralnej Rosji powinna wynosić co najmniej 2 metry, aby dolne warstwy nie zamarzły. W zależności od umiejscowienia wymiennika ciepła złoża ciepła dzielą się na:

• poziomo (rury układane są w pierścienie na dole);
• pionowy (wymiennik ciepła znajduje się pionowo w studni).

Ponieważ zbiorniki wolne od mrozu nie znajdują się w pobliżu każdego domu, najczęściej rury układane są w studniach. Standardowa pompa ciepła woda/woda składa się z kilku głównych części:

• rury grzewcze;
• rury doprowadzające i odprowadzające wodę;
• parownik (cewka, w której odparowuje freon);
• kompresor;
• skraplacz (cewka, w której skrapla się freon).

W zależności od pory roku temperatura wód gruntowych wynosi 4-10 °C, waha się w niewielkich zakresach. Zapewnia to stabilną i wydajną pracę pompy ciepła. Dwie studnie wiercone są w odległości 8-10 m od siebie. Woda gruntowa wchodzi do rury z pierwszej studni i unosi się do parownika, ogrzewając ją. W tym samym czasie do parownika podawany jest płynny freon. W wyniku spadku ciśnienia w parowniku ciepło ze ścian przechodzi do czynnika chłodniczego. Czynnik chłodniczy (freon) staje się gazowy.

Freon następnie wchodzi do sprężarki i jest sprężany. Następnie wchodzi do skraplacza, zamienia się w ciecz, a ciepło uwolnione w wyniku tego procesu przechodzi do chłodziwa (najczęściej jest to woda). Z kolei płyn chłodzący podgrzewa rury chłodnicy. Tak ogrzewa się dom. Wody gruntowe odprowadzane są do drugiej studni. Pełny obraz zasad działania daje schemat pompy ciepła. Ponieważ temperatura wód gruntowych jest bardziej stabilna niż temperatura niższych warstw zbiorników, znacznie efektywniejsze jest wykorzystanie studni. Ale tutaj musimy również wziąć pod uwagę koszt wiercenia studni. Zainstalowana jest pompa ciepła z kotłem woda-woda, która ogrzewa pomieszczenie i podgrzewa wodę na potrzeby gospodarstwa domowego.Energia elektryczna zużywana na pracę pompy jest 4-5 razy mniejsza niż energia, którą wytwarza.

Schemat ogrzewania domu za pomocą pompy ciepła woda-woda

To ciekawe: kolektor słoneczny do ogrzewania prywatnego domu - bateria domowej roboty

Pomocne wskazówki

Na wszystkich etapach budowy domu, począwszy od etapu projektowania, należy pamiętać, że HP to system inercyjny. Można go porównać do ogromnego rosyjskiego piekarnika, który podczas gotowania był zwykle podgrzewany raz dziennie. Następnie zakumulowane ciepło ogrzewało mieszkanie do następnego ranka.

Ściany z bali ciężkich mają dość dużą bezwładność cieplną. Mówiąc najprościej, powoli ochładzają się, gdy noc staje się zimniejsza. Dobra bezwładność cieplna do grubych murów kamiennych, a także do ciężkiego betonu lub cegły.

Pianobeton i pianobeton mają dobre właściwości termoizolacyjne. Ale ze względu na niski ciężar właściwy mają niską bezwładność cieplną. Pompa ciepła w budynku o ścianach wykonanych z takich materiałów, przy gwałtownym spadku temperatury zewnętrznej, nie zawsze będzie w stanie „wpompować” wystarczającą ilość ciepła z zewnątrz do systemu ogrzewania „ciepłej podłogi”.

Musisz również wziąć pod uwagę inne czynniki:

1. Aby zmniejszyć straty ciepła lub w ogóle nie zamrażać rur w linii między domem a studniami lub kolektorem, konieczne jest ułożenie ich na głębokości poniżej poziomu zamarzania. Na Krymie wystarczy 0,75 metra, a na szerokości geograficznej Moskwy co najmniej 1,5.
2. Największe straty ciepła mają zazwyczaj miejsce przez okna. Dlatego potrójne przeszklenie to wcale nie luksus, ale ekonomicznie rozsądne rozwiązanie budowlane. Idealną opcją jest użycie szkła, które może odbijać promienie podczerwone.
3. W przypadku korzystania z opcji 2 studni do poboru i odprowadzania wody odległość między nimi musi wynosić co najmniej 20 metrów.
4. Lepiej najpierw wypróbować domowej roboty TN w pomieszczeniu gospodarczym lub garażu. Instalacja ogrzewania podłogowego w obszarze mieszkalnym będzie wymagała dodatkowych kosztów.

Domowe ze starej lodówki

Montaż pompy ciepła powietrze-powietrze z poszczególnych sprężarek i skraplaczy własnymi rękami bez specjalistycznej wiedzy inżynierskiej jest dość trudny. Ale do małego pokoju lub szklarni możesz użyć starej lodówki.

Najprostszą powietrzną pompę ciepła można wykonać z lodówki, wysuwając do niej kanał powietrzny od strony ulicy i zawieszając wentylator na tylnej kratce wymiennika ciepła

Aby to zrobić, musisz zrobić dwa otwory w przednich drzwiach lodówki. Przez pierwszą powietrze z ulicy dostanie się do zamrażarki, a przez drugą, dolną, zostanie sprowadzone z powrotem na ulicę.

Jednocześnie podczas przechodzenia przez komorę wewnętrzną odda część zawartego w nim ciepła na freon.

Można również po prostu wbudować agregat chłodniczy w ścianę z drzwiami otwartymi na zewnątrz, a wymiennik ciepła z tyłu do pomieszczenia. Należy jednak pamiętać, że moc takiego grzejnika będzie niewielka i zużywa dużo energii elektrycznej.

Powietrze w pomieszczeniu ogrzewane jest przez wymiennik ciepła z tyłu lodówki. Jednak taka pompa ciepła jest w stanie pracować tylko przy temperaturach zewnętrznych nie niższych niż plus pięć stopni Celsjusza.

To urządzenie jest przeznaczone wyłącznie do użytku w pomieszczeniach.

W dużym domku system ogrzewania powietrznego trzeba będzie uzupełnić o kanały powietrzne, które równomiernie rozprowadzają ciepłe powietrze we wszystkich pomieszczeniach.

Instalacja pompy ciepła powietrze-powietrze jest niezwykle prosta.Konieczne jest zainstalowanie jednostki zewnętrznej i wewnętrznej, a następnie połączenie ich ze sobą za pomocą obwodu z chłodziwem.

Pierwsza część systemu montowana jest na zewnątrz: bezpośrednio na elewacji, dachu lub przy budynku. Drugi w domu można umieścić na suficie lub ścianie.

Zaleca się zamontowanie jednostki zewnętrznej kilka metrów od wejścia do domku i z dala od okien, nie zapominając o hałasie wytwarzanym przez wentylator.

A wewnętrzny jest zainstalowany tak, aby przepływ ciepłego powietrza z niego był równomiernie rozprowadzany po całym pomieszczeniu.

Jeśli planowane jest ogrzewanie domu z kilkoma pokojami na różnych piętrach za pomocą pompy ciepła powietrze-powietrze, konieczne będzie wyposażenie systemu kanałów wentylacyjnych z wymuszonym wtryskiem.

W takim przypadku lepiej zamówić projekt u kompetentnego inżyniera, w przeciwnym razie moc pompy ciepła może nie wystarczyć dla wszystkich pomieszczeń.

Licznik energii elektrycznej i urządzenie ochronne muszą być w stanie wytrzymać obciążenia szczytowe generowane przez pompę ciepła. Z ostrym zimnym trzaskiem za oknem sprężarka zaczyna zużywać energię elektryczną wielokrotnie więcej niż zwykle.

Dla takiej nagrzewnicy najlepiej jest położyć osobną linię zasilającą z rozdzielnicy.

Szczególną uwagę należy zwrócić na instalację rur do freonu. Nawet najmniejsze wióry znajdujące się w środku mogą uszkodzić osprzęt sprężarki

Tutaj nie można obejść się bez umiejętności lutowania miedzi. Uzupełnianie czynnika chłodniczego należy z reguły powierzyć profesjonaliście, aby uniknąć późniejszych problemów z jego wyciekami.

Sprawność i zasada działania pompy ciepła

Wydajność pompy ciepła do ogrzewania będzie zawsze większa niż 1. W przypadku systemów geotermalnych współczynnik konwersji ciepła jest bardziej poprawny.Jeśli jest równa 4, oznacza to, że przy mocy 1 kW pompa ciepła na wyjściu dostarcza 4 kW energii, z czego 3 kW dostarczyła ziemia.

Zasada działania pompy ciepła do ogrzewania domu została opracowana na początku XIX wieku. inżynier Sadi Carnot i został nazwany cyklem Carnota. Oparte na tym działanie konwencjonalnej domowej lodówki, w której produkty są chłodzone dzięki temu, że rozproszone ciepło jest odprowadzane przez grzejnik na zewnątrz. Ale aby ubiegać się o ogrzewanie domów, gdy wszystko dzieje się dokładnie odwrotnie, czyli praca pompy ciepła oparta jest na zasadzie odwrotnego cyklu Carnota, to ostatnio stało się.

Pompa ciepła do ogrzewania domu to urządzenie, w którym ciepło niskotemperaturowe zamieniane jest na ciepło wysokotemperaturowe, które służy do ogrzewania. Źródłem ciepła jest ziemia, woda i powietrze (pierwsze z nich jest najbardziej rozpowszechnione, gdyż jest skuteczne (choć liczy się poziom izolacji cieplnej domu, sposób ogrzewania domu itp.) i ma optymalny stosunek ceny do jakości konsumenckiej).

Praca pompy ciepła przeznaczonej do ogrzewania domu wymaga energii elektrycznej, ale przy koszcie 1 kW energii elektrycznej zwrot to 4–6 kW energii cieplnej.

Oprócz ogrzewania domu latem pompa ciepła może pracować jako klimatyzator, do czego wystarczy, że układ ma możliwość pracy rewersyjnej. Pompy ciepła dzielą się na kilka typów:

• "ziemska woda";
• „ziemia - powietrze”;
• "woda woda";
• "woda - powietrze"
• "powietrze woda";
• „powietrze-powietrze”.

Poniżej znajduje się szczegółowy opis działania różnych typów pomp ciepła do ogrzewania domu.

Technologia montażu

Montaż tego typu sprzętu odbywa się w kilku etapach:

• przygotowywany jest projekt;
• komunikacja kolektorów jest montowana;
• w systemie zainstalowana jest pompa ciepła;
• sprzęt jest zainstalowany w domu;
• wlewa się chłodziwo.

Następnie zastanowimy się, jak krok po kroku zainstalować pompę ciepła „pod klucz”.

Jak zrobić projekt

Oczywiście przed przystąpieniem do montażu komunikacji tego typu należy wykonać wszystkie niezbędne obliczenia. Praca zewnętrznej części systemu musi być w pełni skoordynowana z pracą wewnętrznej. Obliczenia dokonywane są w zależności od wybranego typu sprzętu. W przypadku kolektorów poziomych wykonuje się je w następujący sposób:

• Określono potrzebną ilość płynu niezamarzającego. W tym przypadku stosuje się wzór Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 t), gdzie Qo jest mocą cieplną źródła, t jest różnicą temperatur pomiędzy przewodem zasilającym i powrotnym. Parametr Qo jest obliczany jako różnica pomiędzy mocą pompy a mocą elektryczną użytą do podgrzania czynnika chłodniczego.
• Określana jest wymagana długość kolektora. Wzór obliczeniowy w tym przypadku wygląda następująco: L = Qo / q, gdzie q jest jednostkowym odprowadzaniem ciepła. Wartość tego ostatniego wskaźnika zależy od rodzaju gleby na terenie. Na przykład dla gliny jest to 20 W na mb, dla piasku - 10 W itd.
• Określana jest powierzchnia wymagana do ułożenia kolektora. W tym przypadku obliczenia przeprowadza się według wzoru A = L da, gdzie da jest etapem układania rur.

Moc pompy ciepła określa się w przybliżeniu na poziomie 70 W ciepła na 1 m2 przy wysokości stropu 2,7 m. Rury kolektora układa się zwykle w odległości 0,8 m od siebie lub nieco więcej.

Jak zmontować pompę ciepła

Tego typu sprzęt jest dość drogi. Konstrukcja pompy ciepła jest stosunkowo prosta. Dlatego możesz spróbować zrobić to sam. Ta procedura jest wykonywana w następujący sposób:

• Zakupiono kompresor (odpowiedni jest sprzęt z klimatyzatora).
• Obudowa kondensatora jest wykonana. Aby to zrobić, 100-litrowy zbiornik ze stali nierdzewnej przecina się na pół.
• Powstaje cewka. Butla z gazem lub tlenem jest owinięta miedzianą rurką z lodówki. Te ostatnie można mocować za pomocą aluminiowych perforowanych narożników.
• Cewka jest instalowana w korpusie, po czym ta ostatnia jest uszczelniana.
• Parownik wykonany jest z plastikowego pojemnika o pojemności 80 litrów. Zamontowana jest w nim cewka z rury cala.
• Rury wodne są podłączone do parownika w celu dostarczania i odprowadzania wody.
• System jest wypełniony czynnikiem chłodniczym. Operację tę należy powierzyć specjaliście. Nieudolnymi działaniami możesz nie tylko zrujnować zmontowany sprzęt, ale także doznać obrażeń.

Instalacja komunikacji kolektorów

Technologia instalacji zewnętrznego obwodu systemu grzewczego zależy również od jego rodzaju. W przypadku kolektora pionowego wierci się studnie o głębokości 20-100 m. Pod poziomym przebija się rowy o głębokości 1,5 m. W kolejnym etapie układane są rury. Drzewa nie powinny rosnąć w pobliżu kolektora poziomego, ponieważ ich korzenie mogą uszkodzić sieć. Do montażu tych ostatnich można zastosować niskociśnieniowe rury polietylenowe.

Instalacja sprzętu

Ta operacja jest wykonywana w zwykły sposób. Oznacza to, że grzejniki są instalowane w pomieszczeniach, układane są przewody i są podłączone do kotła.Na rurze powrotnej zamontowany jest zbiornik wyrównawczy, filtr i pompa obiegowa na obejściu. Można również zmontować i podłączyć system „ciepłej podłogi” do pompy ciepła. W końcowym etapie wybrany rodzaj chłodziwa wlewa się do obwodów zewnętrznych i wewnętrznych.

Jak widać, pompę ciepła i kolektor można samodzielnie zamontować. Technologicznie procedura nie jest szczególnie skomplikowana. Jednak w przeciwieństwie do innych typów podobnego sprzętu, montaż takiego systemu, nawet typu poziomego, jest fizycznie dość pracochłonną operacją. Samodzielne wiercenie studni do wiercenia pionowego bez specjalnego sprzętu jest praktycznie niemożliwe. Dlatego warto zatrudnić specjalistów do wykonania obliczeń i prac przy montażu systemu. Dziś na rynku są firmy, które pod klucz montują takie urządzenia jak pompa ciepła.

Czym jest pompa ciepła do ogrzewania prywatnego domu? Jak to działa?

Specjalne urządzenie, które jest w stanie pozyskać ciepło z otoczenia, nazywa się pompą ciepła.

Takie urządzenia są używane jako główna lub dodatkowa metoda ogrzewania pomieszczeń. Niektóre urządzenia pracują również do pasywnego chłodzenia budynku - podczas gdy pompa służy zarówno do chłodzenia latem jak i grzania zimą.

Jako paliwo wykorzystywana jest energia środowiska. Taka grzałka pobiera ciepło z powietrza, wody, wód gruntowych itd., dlatego to urządzenie jest klasyfikowane jako odnawialne źródło energii.

Ważny! Pompy te wymagają podłączenia elektrycznego do działania. Wszystkie urządzenia termiczne obejmują parownik, sprężarkę, skraplacz i zawór rozprężny.W zależności od źródła ciepła rozróżnia się wodę, powietrze i inne urządzenia.

Zasada działania jest bardzo podobna do zasady lodówki (tylko lodówka wyrzuca gorące powietrze, a pompa pochłania ciepło)

W zależności od źródła ciepła rozróżnia się wodę, powietrze i inne urządzenia. Zasada działania jest bardzo podobna do zasady lodówki (tylko lodówka wyrzuca gorące powietrze, a pompa pochłania ciepło)

Wszystkie urządzenia termiczne obejmują parownik, sprężarkę, skraplacz i zawór rozprężny. W zależności od źródła ciepła rozróżnia się wodę, powietrze i inne urządzenia. Zasada działania jest bardzo podobna do lodówki (tylko lodówka wyrzuca gorące powietrze, a pompa pochłania ciepło).

Większość urządzeń pracuje zarówno w temperaturach dodatnich, jak i ujemnych, jednak sprawność urządzenia bezpośrednio zależy od warunków zewnętrznych (tj. im wyższa temperatura otoczenia, tym mocniejsze będzie urządzenie). Ogólnie urządzenie działa w następujący sposób:

1. Pompa ciepła ma kontakt z otoczeniem. Zazwyczaj urządzenie pobiera ciepło z gruntu, powietrza lub wody (w zależności od typu urządzenia).
2. Wewnątrz urządzenia zainstalowany jest specjalny parownik wypełniony czynnikiem chłodniczym.
3. W kontakcie z otoczeniem czynnik chłodniczy wrze i odparowuje.
4. Następnie czynnik chłodniczy w postaci pary dostaje się do sprężarki.
5. Tam się kurczy - z tego powodu jego temperatura poważnie wzrasta.
6. Następnie ogrzany gaz wchodzi do systemu grzewczego, co prowadzi do ogrzewania głównego chłodziwa, które służy do ogrzewania pomieszczeń.
7. Czynnik chłodniczy stopniowo się schładza. W końcu zamienia się z powrotem w płyn.
8. Następnie ciekły czynnik chłodniczy dostaje się do specjalnego zaworu, który poważnie obniża jego temperaturę.
9. Na koniec czynnik chłodniczy ponownie wchodzi do parownika, po czym cykl ogrzewania się powtarza.

Fot. 1. Zasada działania pompy ciepła grunt-woda. Niebieski oznacza zimno, czerwony oznacza gorąco.

Zalety:

• Przyjazność dla środowiska. Takie urządzenia to odnawialne źródła energii, które nie zanieczyszczają atmosfery swoją emisją (podczas gdy gaz ziemny wytwarza szkodliwe gazy cieplarniane, a do spalania węgla często wykorzystuje się energię elektryczną, która również zanieczyszcza powietrze).
• Dobra alternatywa dla gazu. Pompa ciepła jest idealna do ogrzewania pomieszczeń w przypadkach, gdy użycie gazu jest utrudnione z tego czy innego powodu (na przykład, gdy dom jest daleko od wszystkich głównych mediów). Pompa wypada również korzystnie w porównaniu z ogrzewaniem gazowym, ponieważ instalacja takiego urządzenia nie wymaga pozwolenia państwa (ale przy wierceniu głębokiej studni nadal trzeba ją zdobyć).
• Niedrogie dodatkowe źródło ciepła. Pompa idealnie nadaje się jako tanie źródło zasilania pomocniczego (najlepiej używać gazu zimą, a pompy wiosną i jesienią).

Wady:

1. Ograniczenia termiczne w przypadku stosowania pomp wodnych. Wszystkie urządzenia termiczne dobrze funkcjonują w temperaturach dodatnich, natomiast w przypadku pracy w temperaturach ujemnych wiele pomp przestaje działać. Wynika to głównie z tego, że woda zamarza, co uniemożliwia wykorzystanie jej jako źródła ciepła.
2. Mogą wystąpić problemy z urządzeniami wykorzystującymi wodę jako ciepło. Jeśli woda jest używana do ogrzewania, trzeba będzie znaleźć stabilne źródło. Najczęściej trzeba do tego wywiercić studnię, przez co mogą wzrosnąć koszty instalacji urządzenia.

Uwaga! Pompy zwykle kosztują 5-10 razy więcej niż kocioł gazowy, dlatego korzystanie z takich urządzeń w celu zaoszczędzenia pieniędzy w niektórych przypadkach może być niepraktyczne (aby pompa się opłaciła, trzeba będzie poczekać kilka lat)

Zasada działania pomp ciepła

Należy zauważyć, że prawie każde medium ma energię cieplną. Dlaczego nie wykorzystać dostępnego ciepła do ogrzewania domu? Pomoże w tym pompa ciepła.

Zasada działania pompy ciepła jest następująca: ciepło przekazywane jest do chłodziwa ze źródła energii o niskim potencjale. W praktyce wszystko dzieje się następująco.

Chłodziwo przepływa przez rury zakopane na przykład w ziemi. Następnie chłodziwo wchodzi do wymiennika ciepła, gdzie zebrana energia cieplna jest przekazywana do drugiego obiegu. Czynnik chłodniczy znajdujący się w obiegu zewnętrznym nagrzewa się i zamienia w gaz. Następnie gazowy czynnik chłodniczy przechodzi do sprężarki, gdzie jest sprężany. Powoduje to jeszcze większe nagrzewanie się czynnika chłodniczego. Gorący gaz trafia do skraplacza, a tam ciepło przechodzi do chłodziwa, które już ogrzewa sam dom.

Ogrzewanie geotermalne w domu: jak to działa

Systemy chłodnicze są rozmieszczone według tej samej zasady. Oznacza to, że agregaty chłodnicze mogą być używane do chłodzenia powietrza w pomieszczeniach.

Rodzaje pomp ciepła

Istnieje kilka rodzajów pomp ciepła. Ale najczęściej urządzenia są klasyfikowane według charakteru chłodziwa w obwodzie zewnętrznym.

Urządzenia mogą pobierać energię z

• woda,
• gleba,
• powietrze.

Otrzymaną energię w domu można wykorzystać do ogrzewania pomieszczeń, do podgrzewania wody. Dlatego istnieje kilka rodzajów pomp ciepła.

Pompy ciepła: grunt - woda

Najlepszą opcją alternatywnego ogrzewania jest pozyskiwanie energii cieplnej z gruntu. Tak więc już na głębokości sześciu metrów ziemia ma stałą i niezmienną temperaturę. Jako nośnik ciepła w rurach stosowany jest specjalny płyn. Zewnętrzny kontur systemu wykonany jest z rur z tworzywa sztucznego. Rury w ziemi można układać pionowo lub poziomo. Jeśli rury są umieszczone poziomo, należy przydzielić dużą powierzchnię. Przy układaniu rur poziomo nie ma możliwości wykorzystania gruntu do celów rolniczych. Możesz tylko urządzić trawniki lub rośliny jednoroczne.

Aby ułożyć rury pionowo w ziemi, konieczne jest wykonanie kilku studni o głębokości do 150 metrów. Będzie to wydajna pompa geotermalna, ponieważ temperatura na dużej głębokości w pobliżu ziemi jest wysoka. Do wymiany ciepła wykorzystywane są głębokie sondy.

Rodzaj pompy woda-woda

Dodatkowo ciepło można pozyskać z wody, która znajduje się głęboko pod ziemią. Można wykorzystać stawy, wody gruntowe lub ścieki.

Należy zauważyć, że nie ma fundamentalnych różnic między tymi dwoma systemami. Najmniejsze koszty są wymagane przy tworzeniu systemu pozyskiwania ciepła ze zbiornika. Rury należy napełnić chłodziwem i zanurzyć w wodzie.Aby stworzyć system do wytwarzania ciepła z wód gruntowych, potrzebny jest bardziej złożony projekt.

Pompy powietrze-woda

Możliwe jest odbieranie ciepła z powietrza, ale w regionach o bardzo mroźnych zimach taki system nie jest skuteczny. Jednocześnie instalacja systemu jest bardzo prosta. Wystarczy wybrać i zainstalować żądane urządzenie.

Trochę więcej o zasadzie działania pomp geotermalnych

Do ogrzewania bardzo korzystne jest zastosowanie pomp ciepła. Domy o powierzchni ponad 400m2 bardzo szybko zwracają koszty systemu. Ale jeśli twój dom nie jest bardzo duży, możesz zrobić system grzewczy własnymi rękami.

Najpierw musisz kupić kompresor. Odpowiednie jest urządzenie wyposażone w konwencjonalny klimatyzator. Montujemy go na ścianie. Możesz zrobić swój własny kondensator. Konieczne jest wykonanie cewki z rur miedzianych. Umieszczony jest w plastikowej walizce. Parownik jest również montowany na ścianie. Lutowanie, uzupełnianie freonem i podobne prace powinny być wykonywane wyłącznie przez profesjonalistę. Nieudolne działania nie doprowadzą do dobrego wyniku. Co więcej, możesz doznać kontuzji.

Przed uruchomieniem pompy ciepła należy sprawdzić stan elektryfikacji domu. Moc miernika powinna być oceniana na 40 amperów.

Domowa geotermalna pompa ciepła

Należy pamiętać, że stworzona przez siebie pompa ciepła nie zawsze spełnia oczekiwania. Powodem tego jest brak poprawnych obliczeń cieplnych. System jest zbyt słaby, a koszty utrzymania rosną

Dlatego ważne jest dokładne wykonanie wszystkich obliczeń.

Cechy termicznego systemu powietrzno-wodnego

Pompa ciepła, której poświęcony jest ten artykuł, w przeciwieństwie do innych modyfikacji takiego urządzenia (w szczególności woda-woda i ziemia-woda), ma szereg zalet:

• oszczędza energię elektryczną;
• instalacja nie wymaga prac ziemnych na dużą skalę, wiercenia studni, uzyskiwania specjalnych zezwoleń;
• Jeśli podłączysz system do paneli słonecznych, możesz zapewnić mu pełną autonomię.

Istotną zaletą systemu cieplnego, który pozyskuje energię wiatru i przenosi ją do wody, jest stuprocentowe bezpieczeństwo środowiskowe.

Przed przystąpieniem do projektowania pompy konieczne jest ustalenie, w jakich przypadkach system przejawia się tak skutecznie, jak to możliwe, a kiedy jego użycie jest niepraktyczne.

System pompy ciepła czerpiący energię z masy powietrza może służyć do ogrzewania wszystkich rodzajów nośników ciepła stosowanych w WNP: wody, powietrza, pary

Specyfika aplikacji i pracy

Pompa ciepła pracuje wydajnie wyłącznie w zakresie temperatur od -5 do +7 stopni. Przy temperaturze powietrza +7 system wygeneruje więcej ciepła niż to konieczne, a przy wskaźniku poniżej -5 nie wystarczy do ogrzewania. Wynika to z faktu, że skoncentrowany w strukturze freon wrze w temperaturze -55 stopni.

Teoretycznie układ może generować ciepło nawet przy 30-stopniowym mrozie, ale do ogrzewania to nie wystarczy, ponieważ moc cieplna bezpośrednio zależy od różnicy między temperaturą wrzenia czynnika a temperaturą powietrza.

Dlatego mieszkańcy regionów północnych, gdzie przeziębienia przychodzą wcześniej, system ten nie zadziała, aw domach regionów południowych może skutecznie służyć przez kilka zimnych miesięcy.

Jeśli w pomieszczeniu zostaną zainstalowane standardowe baterie, pompa ciepła będzie pracować mniej wydajnie. Co najważniejsze, urządzenie powietrze-woda łączy się z konwektorami i innymi grzejnikami o dużej powierzchni, a także z systemami wodnymi typu „ciepła podłoga”, „ciepła ściana”.

Również samo pomieszczenie powinno być dobrze izolowane od zewnątrz, posiadać wbudowane okna wielokomorowe, które zapewniają lepszą izolację termiczną niż zwykłe drewniane czy plastikowe.

Pompa ciepła najlepiej współpracuje z systemem wodnym „ciepłej podłogi”, który nie wymaga podgrzewania chłodziwa powyżej 40 - 45º C

Domowa pompa ciepła może skutecznie ogrzać domy o powierzchni do 100 metrów kwadratowych. mi gwarantuje uzyskanie mocy 5 kW. Należy rozumieć, że freonu nie można wlać z wystarczającą jakością do struktury stworzonej w domu, dlatego należy liczyć na jego temperaturę wrzenia do -22 stopni.

Urządzenie do montażu domowego idealnie nadaje się do ogrzewania garażu, szklarni, pomieszczenia gospodarczego, małego prywatnego basenu itp. System najczęściej wykorzystywany jest jako dogrzewanie.

W każdym przypadku wymagany będzie kocioł elektryczny lub inny tradycyjny sprzęt na sezon grzewczy. W czasie silnych mrozów (-15-30 stopni) zaleca się wyłączenie pompy ciepła, aby nie marnować energii elektrycznej, ponieważ w tym okresie jej sprawność nie przekracza 10%.

Pompy ciepła dostarczają wystarczającą ilość energii do podgrzewania wody w krytych basenach prywatnych (+)

Jak działa system

Substancją roboczą w strukturze jest powietrze. Przez jednostkę zewnętrzną, która jest zainstalowana na ulicy, tlen dostaje się do parownika przez rury, gdzie wchodzi w interakcję z czynnikiem chłodniczym.

Freon pod wpływem temperatury staje się gazowy (ponieważ wrze przy -55 stopniach) iw postaci ogrzanej pod ciśnieniem dostaje się do sprężarki. Urządzenie spręża gaz, zwiększając tym samym jego temperaturę.

Gorący freon wchodzi do obwodu zasobnika (skraplacza), gdzie ciepło jest przekazywane do wody, która może być później wykorzystana do organizacji ogrzewania i CWU. W skraplaczu freon traci tylko część swojego ciepła i nadal znajduje się w stanie gazowym.

Przechodząc przez przepustnicę, czynnik chłodniczy jest rozpylany, w wyniku czego jego temperatura spada. Freon staje się płynny iw tej postaci przechodzi do parownika. Cykl się powtarza.

Rysunek schematycznie przedstawia realizację zasady elementarnej pompy ciepła, podzielonej kompresorem i ekspanderem na dwa obwody - wysokiego i niskiego ciśnienia

Tym, którzy chcą samodzielnie zbudować pompę ciepła z materiałów odpadowych i przestarzałego sprzętu, na przykład ze starej lodówki, pomogą informacje przedstawione w polecanym przez nas artykule.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Film przedstawi zasadę działania i cechy urządzenia:

W rezultacie możemy stwierdzić, że pompa ciepła woda-woda jest uważana za skuteczny, przyjazny dla środowiska sprzęt przeznaczony do ogrzewania domów o powierzchni do 150 metrów kwadratowych. Aranżacja większego obszaru może już wymagać dość skomplikowanych badań inżynierskich.

Jeśli masz jakiekolwiek pytania podczas czytania podanych informacji, zadaj je w bloku poniżej. Czekamy na Wasze komentarze, pytania na ten temat, historie i zdjęcia dotyczące budowy mini-elektrowni wodnej własnymi rękami. Interesuje nas Twoja opinia.