Pentru încălzirea și furnizarea de apă caldă pentru case private, se recomandă utilizarea unei pompe de căldură apă-apă care funcționează din surse naturale - ape subterane, râuri, rezervoare etc. Sistemul este caracterizat de siguranța absolută a mediului, nu necesită cheltuieli regulate pe consumabile și, prin urmare, devine din ce în ce mai popular.
Vom vorbi despre opțiunile pentru dispozitivul unei pompe de căldură care folosește energia ecologică a apei pentru ao transfera către sistemele de încălzire în locuințe. Pentru meșteri curioși acasă, am descris principiile de funcționare a opțiunilor populare ale dispozitivelor și a tehnologiei de construcție. Veți afla de la noi ce echipament este necesar pentru funcționarea sistemului.
Principiul funcționării pompei de căldură apă-apă
Pompa de căldură încorporează principiul ciclului Carnot. Aceasta constă în faptul că o substanță care se deplasează într-un sistem închis și își schimbă starea chimică, sub influența factorilor chimici, fizici sau termici, de la o stare lichidă la o stare gazoasă, eliberează și absoarbe o cantitate imensă de energie termică.
Rolul substanței active este un mediu termic - apa dintr-un puț sau dintr-un rezervor.
Chiar și în timpul iernii, în surse naturale, la o anumită adâncime, se menține o temperatură pozitivă, prin urmare energia termică poate fi extrasă din acestea pe tot parcursul anului. Singurul dezavantaj al instalării este consumul ridicat de energie și necesitatea de a achiziționa echipamente suplimentare.
Diagrama prezintă traiectoria circulației apei și agentului frigorific. Sistemul permite primirea energiei termice, indiferent de sezon.
Elementele principale ale pompei de căldură apă-apă:
- un compresor;
- evaporator;
- condensator;
- supapa de inducție de expansiune;
- sistem automat care monitorizează performanța;
- autostrăzi multiple din țevi de cupru;
- substanță activă (lichid de răcire).
Cu ajutorul unei pompe speciale, apa intră în țevi de la sursă în instalația termică și apoi interacționează cu gazul (freonul), fierbând la o temperatură de + 2-3 grade. Freonul absoarbe o parte din căldură din apă și este aspirat de compresor, unde temperatura crește în timpul compresiei.
Echipamentul pompei de căldură ocupă o mulțime de spațiu, dar oferă o oportunitate de a scăpa de dependența comună
Apoi, agentul frigorific intră în condensator, după care substanța fierbinte încălzește apa la o temperatură predeterminată (de la +40 la +80 grade), care este transportată prin țevile sistemului de încălzire.
Apa răcită intră în vaporizator, apoi se scurge în fântâna de recepție. După trecerea prin condensator, agentul frigorific devine lichid și se colectează la partea inferioară a elementului, apoi revine la locul său inițial prin șoc. Apoi ciclul se repetă.
Prin principiul proiectării, pompa de căldură este un frigider inversat. Numai evaporatorul său este scufundat în apă, iar partea încălzită este la sol și produce căldură. 
Lucrarea unității interne a geosistemei de apă-apă vizează încălzirea lichidului de răcire pentru circuitele de încălzire și a apei pentru alimentarea cu apă caldă 
Pompe de căldură, fabricate pentru construirea de clădiri de joasă creștere, vă rugăm, cu dimensiuni mici. Ei folosesc apă din rezervoare deschise, fântâni și antigel din sistemele închise, așezate în pământ 
În funcție de proiectare și echipamente tehnice, pompele de căldură consumă între 5 și 25% din energie, restul energiei ajung la furnizarea de sisteme de inginerie
Ce să se uite la aranjarea unei astfel de încălziri?
Există un număr mare de modificări diferite ale pompelor de căldură, concepute pentru spații de orice scop și dimensiune, precum și în condiții diferite. Echipamentul este destinat pentru incalzirea caselor cu o suprafata totala de 50-150 metri patrati.
Punctul reper 1 - duritatea apei
Calitatea apei dintr-un puț sau rezervor joacă un rol important în alegerea echipamentului. Nu toate modelele sunt capabile să lucreze la apă tare care conține o cantitate mare de mangan și fier.
Concentrația ridicată a acestor elemente dăunează sistemului - coroziunea se formează mai repede pe conducte, ceea ce duce la o scădere a eficienței echipamentului și a duratei de viață a acestuia.
Prin urmare, înainte de a cumpăra o pompă de căldură, se prelevează o probă de apă și se analizează prezența acestor elemente și a altor oligoelemente - hidrogen sulfurat, amoniac, clor etc. De obicei, dacă temperatura din iaz depășește +13 grade, atunci este mai probabil ca în apă să existe multe ioni de fier și mangan.
Astfel, pompa de căldură apă-apă este selectată pe baza durității apei. Există sisteme ale căror elemente sunt cele mai protejate de coroziune, dar sunt mai scumpe.
Punctul de referință 2 - modul de funcționare
Pompa de căldură poate fi utilizată ca o singură sursă de căldură sau poate interacționa cu alte sisteme. Prin urmare, înainte de a alege un model, este important să determinați în ce mod va funcționa dispozitivul.
În total, există două tipuri de funcționare a sistemului:
- Monovalent. Dispozitivele au o putere mare, potrivite pentru încălzirea casei.
- Bivalentă. Dispozitive mai puțin productive care completează echipamentul principal de încălzire.
Pentru construirea unui sistem autonom cu unitatea principală de încălzire apă-apă, este nevoie de un tip monovalent.
Punctul 3 - puterea pompei
Puterea este un indicator important atunci când alegeți o pompă de căldură, deoarece performanța sistemului depinde de aceasta. Cu cât este mai mare puterea, cu atât este mai mare eficiența echipamentului, dar și consumul mai mare de energie.
Performanța pompei de căldură apă-apă este selectată pe baza nevoilor reale.
Atunci când alegeți un dispozitiv cu putere insuficientă, eficiența sistemului va scădea dacă pierderea de căldură din casă depășește cantitatea de energie returnată de sistem. Pompa de căldură poate funcționa în jurul ceasului, dar efectul nu se va datora scăderii temperaturii apei.
Atunci când pierderea de căldură a clădirii este mai mică decât transferul de căldură al sistemului, pompa începe de obicei automat timp de câteva minute, încălzind apa până la temperatura setată, transportând-o prin sistem. Apoi se oprește până în momentul în care temperatura scade cu mai multe grade. Apoi ciclul se repetă.
Punctul de referință 4 - model specific funcțional
Pompele de căldură pot avea funcții suplimentare cum ar fi:
- Sistem automat de control care vă va permite să reglați microclimatul camerei la gust. Controlul se face, de obicei, cu ajutorul telecomenzii.
- Funcția de încălzire a apei pentru apă caldă.
- Carcasa izolatoare fonica.
- Capacitatea de conectare la alte sisteme de încălzire, colectoare solare, care vor face echipamentul pentru încălzire complet autonom.
Durata de funcționare a pompelor de căldură apă-apă depășește de obicei 30 de ani.
Nu mai puțin important atunci când alegeți echipamentele ia în considerare costul de instalare și instalare.
Calcularea puterii necesare a pompei de căldură
Înainte de a achiziționa un sistem, este important să pre-proiectați și să calculați capacitatea necesară a echipamentului. Productivitatea se calculează ținând cont de nevoile actuale de energie termică. Luați în considerare costurile de căldură, pierderile de căldură la domiciliu și prezența sau absența unui circuit de apă caldă menajeră.
Algoritmul de calcul:
- Calculați suprafața totală a încăperilor încălzite.
- Determinăm cantitatea necesară de energie pentru încălzire. Rata optimă pe metru pătrat este de 0, 07 kW.
- Pentru a încălzi o casă în metri pătrați N, aveți nevoie de N * 0, 07 kW.
- Pentru prepararea apei calde menajere se adaugă un număr suplimentar de 15-20% la numărul rezultat, adică N * 0, 07 * 0, 85 sau N * 0, 07 * 0, 80.
Acest calcul va fi optim pentru camere cu plafoane care nu depășesc o înălțime de 2, 7 m. Specialiștii vor face calcule mai precise în timpul pregătirii proiectului.
Pompele de căldură nu sunt încă foarte populare pentru noi încă. Acest lucru se datorează combustibilului ieftin albastru, care nu are în prezent nicio alternativă. 
Cu toate acestea, în zonele care nu au acces la o alimentare centralizată cu gaz, instalarea unei pompe de căldură este avantajoasă și eficientă. 
Pentru 1 kW de energie consumată, pompa de căldură generează 5-6 kW. Spre deosebire de încălzitoarele electrice care produc căldură la fel de mult ca energia consumată 
Noile modificări ale pompelor de căldură nu necesită amenajarea unei încăperi separate. Ele sunt practic silențioase și compacte, pot fi amplasate în holuri, hale, bucătării
Lucrare pregătitoare înainte de operare
Pregătirea pentru asamblarea, conectarea și punerea în funcțiune a unei pompe de căldură din seria apă-apă include o serie de pași standard, pe care vom explora în continuare.
Selectarea sursei optime de apă
Trebuie remarcat faptul că nu toate sursele deschise sau fântânile de apă sunt potrivite pentru buna funcționare a pompei de căldură. Calitatea apei joacă un rol important, dar filtrele pot rezolva problema poluării.
Este permisă utilizarea unui iaz sau iaz amplasat pe o rază de 100 de metri de clădire. Dacă nu există o astfel de sursă, atunci devine necesară forarea puțurilor.
Alegerea sursei pentru pompa de căldură ar trebui să se concentreze pe simplitate și costuri de utilizare. În cazul unui iaz deschis din apropiere, este mai înțelept să îl utilizați.
Comportamentul sursei deschise este mai previzibil decât apa subterană, astfel încât, dacă este posibil, este mai bine să se acorde prioritate corpurilor de apă.
Forarea și dezvoltarea puțului geotermal utilizat în schema pompei de căldură nu justifică întotdeauna investiția 
Versiunea cea mai ușoară și mai ieftină a vaporizatorului - țevile inelelor laminate în mod repetat plasate în cel mai apropiat rezervor 
Avantajul grav al utilizării rezervorului este costul minim al instalării unui sistem care folosește energie naturală liberă. 
Atunci când performanța pompei de căldură scade, țevile sunt scoase la suprafață, inspecțiile și repararea daunelor.
Instalarea unui sistem de încălzire utilizând un puț
Pentru a instala sistemul folosind o pompă de căldură, vor fi necesare două godeuri. Unul din sonde se numește debit. În ea este imersată o pompă specială, prin care se ia apă pentru prelucrare ulterioară în sistem. Cel de-al doilea este cel care primește. Apa rece este turnată în ea.
Gurile de drenaj și de alimentare trebuie amplasate la cel puțin 15 metri distanță
Adâncimea sondei de debit nu trebuie să depășească 50 de metri. Cu cât este mai adânc sursa de apă, cu atât mai puternică va fi pompa, care va crește cantitatea de energie consumată.
Debit bine dispozitiv
Înainte de a utiliza un puț de debit, este important să știți cât de multă apă este capabilă să dea și cât de mult lichid este necesar pentru a menține întregul spațiu cald. Cu cât temperatura apei este mai mare, cu atât mai puțin va fi nevoie de încălzire.
Este important să calculați în prealabil volumul V, care trebuie pompat din puț în decurs de o oră pentru a încălzi camera. Să presupunem că există o pompă a cărei putere termică este egală cu un anumit număr Q kW, iar consumul de energie este numărul P kW. De asemenea, trebuie să cunoașteți temperatura apei subterane ( t1 ) și temperatura acesteia după schimbul de căldură ( t2 ).
Apoi formula pentru calcularea volumului cantității de apă necesară pe oră este după cum urmează:
V = (QP) / (t1-t2).
Este imposibil din punct de vedere analitic să se determine capacitatea unui puț de debit de a produce volumul necesar de apă, prin urmare, este testat. În 3 zile, pompa pompează continuu apa din puț. Astfel, sonda de testare se realizează pe baza posibilității de a primi cantitatea necesară de apă sub sarcină mare.
Este important să se înțeleagă că apa subterană se comportă imprevizibil, astfel încât apa dintr-un puț de debit poate deveni în cele din urmă mai mică. De exemplu, în primăvară există maree, iar în timpul iernii dimpotrivă, apa scade. Dacă în puț nu este suficientă apă, sistemul se oprește automat, încălzirea nu se produce.
Caracteristicile sondei de recepție
Găurile tubulare receptoare sunt situate în aval de apele subterane. Din punct de vedere analitic, este imposibil să se determine în ce direcție se deplasează apa. Prin urmare, în practică, un debit arbitrar este ales ca debit și este lansată o pompă submersibilă.
Dacă în timpul funcționării sistemului nivelul apei nu scade, alegerea se face corect. Dacă nivelul a scăzut și temperatura apei a scăzut, este necesară schimbarea puțurilor în anumite locuri - mutați pompa submersibilă într-o altă gaură.
Țeava de scurgere din recipientul de colectare trebuie să fie scufundată cu câțiva centimetri în apă, fără a ajunge în partea inferioară. Dacă aruncați lichidul de deșeuri din partea superioară, aceasta va duce la îmbogățirea cu apă. Fântâna tubulară poate opri aprinderea și înfundarea.
Rezultatul amenință să se reverse, iar iarna, o posibilă înghețare. Cele mai bune opțiuni pentru primirea sursei sunt un râu sau un iaz. Dacă aceste obiecte nu sunt apropiate, atunci este necesar să forați unul sau mai multe puțuri de primire pentru a vă asigura împotriva supraîncărcării.
Figura arată un exemplu de folosire a unui bine ca primire și debitare
Este imposibil să aflăm dacă un puț va accepta apă într-un mod analitic sau de testare. Practica arată că fântâna de scurgere poate absorbi fără probleme apă de mulți ani și chiar poate eșua deloc într-un singur sezon.
Există tehnologii care permit utilizarea unul bine ca debit și primirea unul, dar această metodă nu este eficientă - funcționarea va fi însoțită de dificultăți, eventual scăderea temperaturii apei, de apărare și de o serie de alte probleme.
Sistem de dispozitive care utilizează rezervorul
Bazinul selectat trebuie să fie suficient de adânc încât straturile inferioare ale apei să nu înghețe în timpul înghețurilor severe. În regiunile sudice, adâncimea optimă va fi de aproximativ 1 metru, în zonele de nord va fi necesară o sursă cu o adâncime de 3 metri sau mai mult. De asemenea, iazul trebuie să fie stabil - fluctuațiile nivelului apei și scăderea acestuia sunt inacceptabile.
La rezervor există două conducte - debit și recepție. O pompă submersibilă este instalată în priză.
Ca tevi, se recomandă utilizarea modelelor de HDPE, caracterizate prin durabilitate și fiabilitate. Este important să protejați conductele de îngheț, să le încălziți și să le descoperiți.
Pregătirea casei pentru instalarea unei pompe de căldură
Pentru a interacționa cu pompa de căldură, apa-apă din casă ar trebui să fie echipată cu un sistem de încălzire pe bază de apă, prezentat sub formă de țevi, baterii radiante. Pentru o izolare mai bună a podelei și a pereților este permisă instalarea țevilor de încălzire.
Dacă echipamentul va fi utilizat pentru alimentarea cu apă caldă, atunci trebuie să existe un sistem de colectare în casă. Pentru a opera pompa, aveți nevoie de o conexiune electrică cu putere nelimitată.
Fără măsuri suplimentare pentru izolarea termică a casei (izolarea exterioară, instalarea ferestrelor cu două camere etc.), funcționarea pompei de căldură nu are sens.
Experții recomandă instalarea suplimentară a unui sistem de ventilare proaspăt cu un mecanism de încălzire a aerului. Freonul utilizat în echipamente este dăunător omului. În cazul în care micro-explozii apar în circuitul sistemului, gazul va fi eliberat și, prin urmare, va deplasa aerul din încăpere. Agentul frigorific poate cauza o agravare a bolii pulmonare a unei persoane, atacuri de asfixiere.
Pompa de căldură este un echipament greu, greutatea sa poate ajunge la o tonă (depinde de puterea și mărimea), astfel încât pentru instalarea sa, în unele cazuri, este necesar să se construiască o fundație proprie, care nu este conectată la fundația cabanei.
Înainte de instalarea echipamentului, este necesar să se țină cont de dimensiunile admisibile ale camerei, să se mențină distanța față de pereții indicat în pașaportul produsului.
Echipament suplimentar
Alegerea echipamentului suplimentar pentru o pompă de căldură este o sarcină crucială, soluția căreia, în multe privințe, determină durata de viață pe termen lung a sistemului de încălzire în ansamblul său și absența unor probleme în funcționare.
Pompă submersibilă pentru puțuri și iazuri
Dacă pompa de căldură din sistem este utilizată pentru furnizarea apei calde, atunci un dispozitiv cu o capacitate mică poate reduce presiunea în robinete. O pompă puternică va rezolva această problemă, dar consumă mai multă energie. Puterea minimă admisă în timpul funcționării FGP - 1 kW.
Există multe modificări diferite ale pompelor submersibile. Selectarea se face în funcție de trei criterii:
- Cantitatea de fluid utilizată pentru pompare (cu cât mai multă apă va trebui transportată, cu atât mai mare trebuie să fie capacitatea pompei).
- Adâncimea de adâncime (cu cât adâncimea este mai bună, cu atât mai mare trebuie să fie capacitatea echipamentului);
- Diametrul puțului (preferă în mod tradițional arborii de 4 inci, deoarece au creat cel mai mare număr de pompe, spre deosebire de 3-inch).
Pentru a determina adâncimea puțului, este necesar să fixați sarcina pe frânghie și să o coborâți în mină. Partea umedă a coardei va indica adâncimea completă a puțului, partea uscată va determina distanța de la începutul apei până la suprafață.
Pompa este scufundată în puțul de sondă la o adâncime indicată de producătorul dispozitivului. De obicei, în fișa tehnică se indică câți metri ar trebui să existe între oglinda apei și pompă, fundul generației și pompa
Для шахт могут подойти как универсальные насосы, так и оборудование, специально созданное для скважин. Если разработкой шахты занимались профессионалы, то она меньше засоряется песком, поэтому можно смело использовать универсальный насос.
Насосы, спроектированные специально под скважины, стоят дороже, но они отлично справляются с песком и грязью, меньше засоряются. Универсальные чувствительны к большому содержанию органики, их необходимо регулярно очищать от грязи, в результате чего срок их эксплуатации уменьшается.
Отдать предпочтение стоит насосам с автоматикой, поскольку при перегреве мотора, излишнего засора или отсутствия воды в скважине они отключаются самостоятельно, в результате чего двигатель не перегревается и не выходит из строя.
По принципу действия различают 2 вида погружных насосов:
- Центробежные.
- Вибрационные.
Для работы в скважинах, добывающих воду в известняке, предпочтительнее центробежные глубинные модели. Они чувствительны к воде с песчинками и глинистой взвесью.
Если тепловой насос будет подключен к открытому водоему, использовать лучше поверхностное насосное оборудование, предназначенное для перекачки грязной воды, или недорогое вибрационное устройство.
Промежуточный теплообменник теплового насоса
В тепловых насосах во время циркуляции фреон может недостаточно хорошо охлаждаться, что приводит к перегреву компрессора в результате чрезмерной температуры нагнетания. Поэтому важно улучшить охлаждение вещества, тем самым понизив давление в контурах.
Существует еще одна проблема, характерная для всех тепловых насосов, – хладагент может смешиваться с парами воды. Если жидкость попадет в компрессор, то может произойти гидроудар. В этом случае понадобиться ремонт или замена детали. Также вода может попасть в масло, а извлечь ее оттуда затруднительно.
Все вышеописанные проблемы решает установка промежуточного теплообменника. Теплообменники бывают трех видов – открытого типа, кожухотрубные и змеевиковые.
Модификация открытого типа нейтрализует жидкость, попавшую во фреон при циркуляции, что минимизирует вероятность гидроудара компрессора. Устройство отличается высокой производительностью при минимальных затратах мощности.
При установке теплообменника открытого типа важно верно подобрать размер жидкостного трубопровода, чтоб обеспечить минимальное сжатие давления
Грамотно подобранные трубы позволят нейтрализовать возможность закипания жидкости. При этом клапан должен иметь достаточную пропускную способность, чтобы жидкость при низкой разнице давлений смогла проникнуть в устройство.
Кожухотрубный теплообменник представлен в виде закрытой конструкции. Теплообмен происходит через стенки труб, а жидкость и хладагент в нем не смешиваются, в отличие от открытого, что обеспечивает высокое давление для циркуляции пара и воздуха.
Змеевиковый теплообменник отличается наличием регулятора расхода, управляющего потоком жидкого фреона. Размер устройства напрямую зависит от мощности теплового насоса. Выбрать изделие необходимо с учетом функционала и располагаемой суммы. Желательно отдать предпочтение разборным моделям.
Фильтры для теплового насоса
Вода из скважин или водоемов поступает не в чистом виде. В ней может встречаться песок, грязь, различные микроэлементы – железо, сероводород, марганец, хлор, аммиак и др. Перед поступлением в тепловой насос вода должна быть отфильтрована.
Прежде всего, необходимо устранить крупные вещества – камни, песок, грязь, ил. Чтобы убрать их из воды, необходима установка гидроциклона.
Гидроциклон – устройство, требующееся для грубой очистки воды. Выбрать его необходимо с учетом мощности насоса
Далее важно установить фильтры, устраняющие железо, сероводород, марганец, аммиак. Эти микроэлементы сокращают срок эксплуатации оборудования, подвергают его коррозии.
Можно воспользоваться фильтрами обратного осмоса, умягчителями, обезжелезивателями и их модификациями. Для обеспечения питьевой горячей воды дополнительно следует оборудовать угольные фильтры и УФ-стерилизатор, уничтожающий бактерии и вирусы.
Электрогенератор для резервного питания
Тепловые насосы работают от электрической сети, поэтому, если произойдет отключение электропитания, то дом останется без обогрева. Целесообразно дополнительно приобрести электрогенератор, работающий на горючих веществах.
Важно, чтоб электрогенератор мог вырабатывать необходимую мощность для работы компрессора насоса
Особенности эксплуатации такого теплового насоса
Раз в год необходимо проводить самостоятельный визуальный осмотру узлов насоса, выполнять рекомендации по техническому обслуживанию – своевременно смазывать детали, следить за корректностью работы прибора при перекачивании воды.
Некоторые виды оборудования нуждаются в регулярной проверке (обычно 1-2 раза в год) специалистов сервисного центра. В ходе проверки выявляют:
- протечки машинного масла через трещины в контуре;
- качество креплений и соединений;
- уровень давления в баках и контурах;
- неисправности в работе силовой проводки.
Монтаж теплового насоса вода-вода следует поручить обученным специалистам. Неэффективность системы чаще всего связана с ее неправильной установкой. Тепловое оборудование пригодно для эксплуатации как жителями Южный регионов, так и Северных.
Concluzii și video util pe această temă
Ролик ознакомит с принципом действия и особенностями устройства:
В качестве итогов, можно сделать вывод, что тепловой насос вода-вода считается эффективным экологически безопасным оборудованием, созданным для обогрева домов площадью до 150 кв метров. На обустройство помещения большей площади уже могут понадобится довольно сложные инженерные изыскания.
Если возникли вопросы в ходе ознакомления с представленной информацией, задавайте их, пожалуйста, в блоке, расположенном ниже. Ждем ваших комментариев, вопросов по теме, рассказов и фото о собственноручном сооружении мини-гидроэлектростанции. Нам интересно ваше мнение.