Bomba de calor aigua-aigua: dispositiu, principi de funcionament, regles per organitzar la calefacció en funció d'ella

Per a la calefacció i el subministrament d'aigua calenta als habitatges particulars, s'aconsella utilitzar una bomba de calor aigua-aigua alimentada per fonts naturals: aigües subterrànies, rius, embassaments, etc. El sistema és absolutament segur per al medi ambient i no requereix costos habituals de consumibles, per això cada cop és més demandat.

Parlarem d'opcions per a una bomba de calor que utilitza l'ecoenergia de l'aigua per transferir-la als sistemes de calefacció domèstics. Per als artesans casolans curiosos, hem descrit els principis de funcionament de les opcions de dispositius populars i la tecnologia de construcció. Aquí trobareu quins equips es necessiten perquè el sistema funcioni.

Principi de funcionament d'una bomba de calor aigua-aigua

La bomba de calor incorpora el principi del cicle de Carnot.Rau en el fet que una substància que es mou a través d'un sistema tancat i canvia el seu estat d'agregació de líquid a gasós sota la influència de factors químics, físics o tèrmics allibera i absorbeix una gran quantitat d'energia tèrmica.

La substància de treball és un portador tèrmic: aigua d'un pou o dipòsit.

Fins i tot a l'hivern, les fonts naturals a una certa profunditat mantenen una temperatura positiva, de manera que se'n pot extreure energia tèrmica durant tot l'any. L'únic inconvenient de la instal·lació és l'elevat consum d'energia i la necessitat d'adquirir equips addicionals.

El diagrama mostra el recorregut de circulació de l'aigua i el refrigerant. El sistema permet rebre energia tèrmica, independentment de l'estació

Els principals elements d'una bomba de calor aigua-aigua:

• compressor;
• evaporador;
• condensador;
• vàlvula d'inducció d'expansió;
• sistema automàtic que controla els indicadors;
• múltiples línies de canonades de coure;
• substància de treball (refrigerant).

Amb una bomba especial, l'aigua flueix a través dels tubs des de la font fins a la unitat de calefacció, després de la qual cosa interacciona amb el gas (freó), que bull a una temperatura de +2-3 graus. El freó absorbeix part de la calor de l'aigua i és aspirat al compressor, on la seva temperatura augmenta durant la compressió.

L'equip de bombes de calor ocupa molt d'espai, però ofereix l'oportunitat de desfer-se de la dependència dels serveis públics

A continuació, el refrigerant entra al condensador, després del qual la substància calenta escalfa l'aigua a una temperatura determinada (de +40 a +80 graus), que es transporta a través de les canonades del sistema de calefacció.

L'aigua refredada entra a l'evaporador i després drena al pou receptor.Després de passar pel condensador, el refrigerant es torna líquid i s'acumula a la part inferior de l'element, després torna a través de l'accelerador a la seva ubicació original. Aleshores el cicle es repeteix.

Què cal buscar en organitzar aquesta calefacció?

Hi ha un gran nombre de modificacions diferents de bombes de calor dissenyades per a locals de qualsevol propòsit i mida, així com per funcionar en diferents condicions. L'equip està destinat a la calefacció d'habitatges amb una superfície total de 50 a 150 metres quadrats.

Directriu núm. 1 - duresa de l'aigua

La qualitat de l'aigua d'un pou o embassament té un paper important a l'hora d'escollir l'equip. No tots els models són capaços de treballar amb aigua dura que conté grans quantitats de manganès i ferro.

Una alta concentració d'aquests elements perjudica el sistema: la corrosió es forma a les canonades més ràpidament, la qual cosa condueix a una disminució de l'eficiència de l'equip i la seva vida útil.

Per tant, abans de comprar una bomba de calor, prengui mostra d'aigua i analitzar-lo per la presència d'aquests i altres oligoelements: sulfur d'hidrogen, amoníac, clor, etc. En general, si la temperatura a l'estany supera els +13 graus, hi ha una gran probabilitat que hi hagi molts ions de ferro i manganès a l'aigua.

Així, la bomba de calor aigua-aigua es selecciona tenint en compte la duresa de l'aigua. Hi ha sistemes els elements dels quals estan protegits al màxim de la corrosió, però són més cars.

Directriu núm. 2 - mode de funcionament

La bomba de calor es pot utilitzar com a única font de calor o en combinació amb altres sistemes. Per tant, abans de triar un model, és important determinar en quin mode funcionarà el dispositiu.

Hi ha dos tipus de funcionament del sistema:

• Monovalent. Els aparells tenen una gran potència i són adequats per escalfar una llar.
• Bivalent. Els dispositius menys eficients complementen els principals equips de calefacció.

Per construir un sistema autònom amb una unitat principal de calefacció aigua-aigua, necessiteu un tipus monovalent.

Directriu núm. 3: potència de la bomba

La potència és un indicador important a l'hora d'escollir una bomba de calor, ja que d'això depèn el rendiment del sistema. Com més gran sigui la potència, més alta serà l'eficiència de l'equip, però més gran és el consum d'energia.

El rendiment de la bomba de calor aigua-aigua es selecciona en funció de les necessitats reals

Si trieu un dispositiu amb potència insuficient, l'eficiència del sistema disminuirà si la pèrdua de calor a la casa supera la quantitat d'energia subministrada pel sistema.La bomba de calor pot funcionar durant tot el dia, però no tindrà cap efecte a causa de la baixada de la temperatura de l'aigua.

Quan la pèrdua de calor d'un edifici és inferior a la transferència de calor del sistema, la bomba normalment s'engega automàticament durant uns minuts, escalfa l'aigua a la temperatura establerta i la transporta a través del sistema. Després s'apaga fins que la temperatura baixa uns graus. Aleshores el cicle es repeteix.

Directriu núm. 4 - funcionalitat d'un model específic

Les bombes de calor poden tenir funcions addicionals, aquestes són:

• Un sistema de control automàtic que et permetrà ajustar el microclima de l'habitació al teu gust. El control es realitza normalment mitjançant un comandament a distància.
• Funció d'escalfament d'aigua per subministrament d'aigua calenta.
• Carcassa insonoritzada.
• Possibilitat de connexió a altres sistemes de calefacció, col·lectors solars, que faran que l'equip de calefacció sigui totalment autònom.

La vida útil de les bombes de calor aigua-aigua sol superar els 30 anys.

Igualment important a l'hora d'escollir l'equip és el cost d'instal·lació i instal·lació.

Càlcul de la potència necessària de la bomba de calor

Abans d'adquirir un sistema, és important elaborar primer un projecte i calcular la potència necessària de l'equip. La productivitat es calcula tenint en compte les necessitats reals d'energia tèrmica. Es té en compte el consum de calor, la pèrdua de calor a casa i la presència o absència d'un circuit ACS.

Algorisme de càlcul:

1. Calculem la superfície total d'un local climatitzat.
2. Determinem la quantitat d'energia necessària per a la calefacció. L'indicador òptim per 1 metre quadrat és de 0,07 kW.
3. Per escalfar una casa de N metres quadrats, necessitareu N*0,07 kW.
4. Per ACS s'afegeix un 15-20% addicional al nombre resultant, és a dir, N*0,07*0,85 o N*0,07*0,80.

Aquest càlcul serà òptim per a habitacions amb sostres que no superin una alçada de 2,7 m. Els especialistes faran càlculs més precisos durant la preparació del projecte.

Treballs preparatoris abans de l'operació

La preparació per al muntatge, la connexió i la posada en marxa d'una bomba de calor de la sèrie aigua-aigua inclou una sèrie de passos estàndard, que ens familiaritzarem més endavant.

Escollir la font d'aigua òptima

Cal tenir en compte que no tots els codis oberts o pou d'aigua adequat per al funcionament ininterromput de la bomba de calor. La qualitat de l'aigua juga un paper important, però els filtres ajudaran a resoldre el problema de la contaminació.

Es permet utilitzar un embassament o estany situat en un radi de 100 metres de l'edifici. Si no hi ha aquesta font, sorgeix la necessitat de perforar pous.

L'elecció de la font per a una bomba de calor s'ha de basar en la facilitat d'ús i el cost d'ús. Si hi ha un dipòsit obert proper, és més prudent utilitzar-lo

El comportament d'una font oberta és més previsible que l'aigua subterrània, per tant, si és possible, és millor donar preferència als embassaments.

Instal·lació d'un sistema tèrmic mitjançant un pou

Per instal·lar un sistema amb bomba de calor, necessitareu dos pous. Un dels pous se sol anomenar dèbit. És en això que s'hi submergeix una bomba especial, amb l'ajuda de la qual es pren l'aigua per al seu processament posterior al sistema. El segon pou és un pou receptor. L'aigua refredada s'hi drena.

Els pous de desguàs i de subministrament s'han de situar a una distància mínima de 15 metres entre si.

La profunditat del pou de dèbit no ha de superar els 50 metres. Com més profunda sigui la font d'aigua, més potent serà la bomba necessària per subministrar-la, la qual cosa augmentarà la quantitat d'energia consumida.

Construcció d'un pou de dèbit

Abans de començar a operar bé un dèbit, és important esbrinar quanta aigua pot produir i quant líquid es necessita per proporcionar calor a tota l'habitació. Com més alta sigui la temperatura de l'aigua, menys necessitarà per a la calefacció.

És important calcular prèviament el volum V, que s'ha de bombejar fora del pou en una hora per escalfar l'habitació. Suposem que hi ha una bomba la producció de calor de la qual és igual a un nombre determinat Q kW, i el consum d'energia - al nombre P kW. També haureu d'esbrinar la temperatura de l'aigua subterrània (t1) i la seva temperatura després intercanvi de temperatura (t2).

Aleshores, la fórmula per calcular el volum de la quantitat necessària d'aigua per hora és la següent:

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

Analíticament és impossible determinar la capacitat d'un pou de dèbit per produir el volum d'aigua necessari, de manera que es prova. Durant 3 dies, la bomba bomba ininterrompudament l'aigua del pou. D'aquesta manera, també es comprova la capacitat del pou receptor per rebre la quantitat d'aigua requerida amb una càrrega elevada.

És important entendre que les aigües subterrànies es comporten de manera impredictible, de manera que la quantitat d'aigua d'un pou de dèbit pot disminuir amb el temps. Per exemple, a la primavera hi ha marees altes, però a l'hivern, al contrari, l'aigua disminueix. Si no hi ha prou aigua al pou, el sistema s'apaga automàticament i no es produeix la calefacció.

Característiques del pou receptor

El pou del tub receptor es troba aigües avall de les aigües subterrànies. Analíticament és impossible determinar en quina direcció es mou l'aigua. Per tant, a la pràctica, un pou arbitrari es selecciona com a pou de dèbit i s'hi llança submergible bomba.

Si el nivell d'aigua no baixa durant el funcionament del sistema, l'elecció s'ha fet correctament.Si el nivell ha baixat i la temperatura de l'aigua ha baixat, cal canviar les posicions dels pous: moure's submergible bomba a un altre forat.

El tub de desguàs al pou receptor s'ha de submergir uns quants centímetres en aigua, sense arribar al fons. Si aboqueu el líquid residual des de dalt, provocarà un engorgement d'aigua. El pou del tub pot deixar de rebre aigua i obstruir-se.

El resultat amenaça de desbordar-se i, a l'hivern, possible gelada. Les millors opcions per a una font receptora són un riu o un estany. Si aquests objectes no es troben a prop, és necessari perforar un o més pous receptors per assegurar-se contra el desbordament.

La figura mostra un exemple d'utilització d'un pou com a pou de recepció i de càrrec

És impossible esbrinar si un pou rebrà aigua ja sigui analíticament o mitjançant proves. La pràctica demostra que un pou de drenatge pot absorbir aigua de manera ininterrompuda durant molts anys, o pot fallar completament en una temporada.

Hi ha tecnologies que us permeten utilitzar un pou com a pou de dèbit i com a pou de recepció, però aquest mètode no és eficaç: el funcionament anirà acompanyat de dificultats, una disminució de la temperatura de l'aigua, l'engordament i una sèrie d'altres problemes.

Disseny d'un sistema mitjançant un dipòsit

L'estany seleccionat ha de ser prou profund perquè les capes inferiors d'aigua no es congelin durant les gelades severes. A les regions del sud, la profunditat òptima serà d'aproximadament 1 metre; a les regions del nord, caldrà una font amb una profunditat de 3 metres. A més, l'estany ha de ser estable: les fluctuacions del nivell de l'aigua i la seva disminució són inacceptables.

Hi ha dues canonades fins a l'embassament: dèbit i recepció.A la zona de recepció s'instal·la una bomba submergible

Es recomana utilitzar models fets de HDPE, caracteritzat per la durabilitat i la fiabilitat. És important protegir les canonades de la congelació aïllant-les addicionalment i dels avenços.

Preparant la teva llar per a la instal·lació d'una bomba de calor

Per interactuar amb una bomba de calor aigua-aigua, la casa ha d'estar equipada amb un sistema de calefacció a base d'aigua, presentat en forma de canonades i bateries de radiadors. Per a un millor aïllament, també es permet instal·lar tubs de calefacció al terra i a les parets.

Si l'equip s'utilitzarà per subministrar aigua calenta, la casa ha de tenir un sistema de recollida. Per fer funcionar la bomba, cal estar connectat a una xarxa elèctrica amb potència il·limitada.

Sense mesures addicionals per a l'aïllament tèrmic de la casa (aïllament des de l'exterior, instal·lació de finestres de doble cambra, etc.) accionar una bomba de calor no té sentit.

Els experts recomanen instal·lar-lo addicionalment sistema de ventilació de subministrament amb un mecanisme d'escalfament d'aire. El freó utilitzat en l'equip és nociu per als humans. Si al circuit del sistema n'hi ha microfractures, el gas s'alliberarà i, per tant, desplaçarà l'aire de l'habitació. El refrigerant pot provocar una exacerbació de malalties pulmonars i atacs d'asma en humans.

Una bomba de calor és un equip pesat, el seu pes pot arribar a una tona (segons la potència i la mida), per la qual cosa, en alguns casos, la seva instal·lació requereix la construcció de la seva pròpia base, no connectada a la base de la casa.

Abans d'instal·lar l'equip, cal tenir en compte les dimensions permeses de l'habitació i mantenir la distància a les parets especificada al passaport del producte.

Equipament opcional

elecció equipament addicional per a bomba de calor - una tasca responsable, la solució de la qual determina en gran mesura la vida útil a llarg termini del sistema de calefacció en el seu conjunt i l'absència de problemes en funcionament.

Submergible bomba per a pous i embassaments

Si el sistema utilitza una bomba de calor per subministrar aigua calenta, un dispositiu amb poca potència pot reduir la pressió a les aixetes. Una bomba potent solucionarà aquest problema, però consumeix més energia. Potència mínima permesa durant el funcionament FGP — 1 kW.

Hi ha moltes modificacions diferents submergible bombes L'elecció es fa tenint en compte tres criteris, aquests són:

• Quantitat líquidautilitzat per al bombeig (com més aigua s'ha de transportar, més gran ha de ser la potència de la bomba).
• Bé de profunditat (com més profund sigui el pou, més gran hauria de ser la potència de l'equip);
• Diàmetre del pou (tradicionalment, es prefereixen els eixos de 4 polzades perquè tenen el major nombre de bombes, a diferència de les de 3 polzades).

Per determinar la profunditat del pou, cal connectar un pes a una corda i baixar-lo a l'eix. La part humida de la corda indicarà la profunditat total del pou, la part seca determinarà la distància des de l'inici de l'aigua fins a la superfície.

La bomba està immersa al pou fins a una profunditat especificada pel fabricant del dispositiu. Normalment el passaport tècnic indica quants metres hi hauria d'haver entre la superfície de l'aigua i la bomba, el fons de l'excavació i la bomba.

Tant les bombes universals com els equips dissenyats específicament per a pous poden ser adequats per a mines. Si la mina va ser desenvolupada per professionals, llavors està menys obstruïda amb sorra, de manera que podeu utilitzar una bomba universal amb seguretat.

Les bombes dissenyades específicament per als pous són més cares, però aguanten bé la sorra i la brutícia i s'obstrueixen menys. Els universals són sensibles a un alt contingut orgànic; s'han de netejar regularment de la brutícia, de manera que es redueix la seva vida útil.

S'han de donar preferència a les bombes amb automatització, ja que si el motor es sobreescalfa, hi ha un bloqueig excessiu o no hi ha aigua al pou, s'apaguen per si soles, de manera que el motor no es sobreescalfa i falla.

Segons el principi de funcionament, hi ha 2 tipus submergible bombes:

• Centrífuga.
• Vibrant.

Per a treballs en pous que produeixen aigua en pedra calcària, són preferibles els models centrífugs profunds. Són sensibles a l'aigua amb grans de sorra i suspensió d'argila.

Si la bomba de calor es connectarà a un dipòsit obert, és millor utilitzar un equip de bombeig de superfície dissenyat per bombejar aigua bruta o un dispositiu de vibració econòmic.

Bomba de calor intercanviador de calor intermedi

A les bombes de calor, és possible que el freó no es refredi prou bé durant la circulació, cosa que fa que el compressor es sobreescalfi a causa de temperatures de descàrrega excessives. Per tant, és important millorar el refredament de la substància, reduint així la pressió als circuits.

Hi ha un altre problema que és comú a totes les bombes de calor: el refrigerant es pot barrejar amb el vapor d'aigua. Si el líquid entra al compressor, es pot produir cop d'ariet. En aquest cas, serà necessària la reparació o substitució de la peça. A més, l'aigua pot entrar a l'oli i és difícil treure'l d'allà.

Tots els problemes descrits anteriorment es resolen instal·lant un intercanviador de calor intermedi.Hi ha tres tipus d'intercanviadors de calor: de tipus obert, de carcassa i tub i de bobina.

La modificació de tipus obert neutralitza el líquid que entra al freó durant la circulació, la qual cosa minimitza la probabilitat cop d'ariet compressor. El dispositiu té un alt rendiment amb un consum d'energia mínim.

Quan instal·leu un intercanviador de calor de tipus obert, és important seleccionar la mida correcta de la canonada de líquid per garantir una compressió de pressió mínima.

Les canonades seleccionades correctament neutralitzaran la possibilitat de bullir el líquid. En aquest cas, la vàlvula ha de tenir un rendiment suficient perquè el líquid pugui penetrar al dispositiu a una diferència de pressió baixa.

L'intercanviador de calor de carcassa i tub es presenta en forma d'estructura tancada. L'intercanvi de calor es produeix a través de les parets de les canonades, i el líquid i el refrigerant que hi ha no es barregen, a diferència dels oberts, que proporciona alta pressió per a la circulació de vapor i aire.

L'intercanviador de calor de bobina es distingeix per la presència d'un regulador de flux que controla el flux de freó líquid. La mida del dispositiu depèn directament de la potència de la bomba de calor. Cal seleccionar un producte tenint en compte la funcionalitat i la quantitat disponible. S'aconsella donar preferència als models plegables.

Filtres de bomba de calor

L'aigua dels pous o embassaments no es presenta en forma pura. Pot contenir sorra, brutícia, diversos oligoelements: ferro, sulfur d'hidrogen, manganès, clor, amoníac, etc. Abans d'entrar a la bomba de calor, l'aigua s'ha de filtrar.

En primer lloc, cal eliminar grans substàncies: pedres, sorra, brutícia, llim. Per treure'ls de l'aigua, cal instal·lar-los hidrocicló.

Un hidrocicló és un dispositiu necessari per a la purificació d'aigües brutes.S'ha de seleccionar tenint en compte la potència de la bomba

A continuació, és important instal·lar filtres que eliminen el ferro, el sulfur d'hidrogen, el manganès i l'amoníac. Aquests microelements escurcen la vida útil de l'equip i l'exposen a la corrosió.

Podeu utilitzar filtres osmosi inversa, suavitzants, removedors de ferro i les seves modificacions. Per proporcionar aigua calenta potable, també hauríeu d'equipar-lo amb filtres de carbó i un esterilitzador UV que destrueixi bacteris i virus.

Generador elèctric per a energia de reserva

Les bombes de calor funcionen des de la xarxa elèctrica, de manera que si hi ha un tall de llum, la casa es quedarà sense calefacció. També és recomanable comprar un generador elèctric que funcioni amb substàncies inflamables.

És important que el generador elèctric pugui generar l'energia necessària per fer funcionar el compressor de la bomba

Característiques de funcionament d'aquesta bomba de calor

Un cop a l'any, cal realitzar una inspecció visual independent dels components de la bomba, seguir les recomanacions de manteniment: lubricar les peces de manera oportuna, controlar el funcionament correcte del dispositiu quan bombeu aigua.

Alguns tipus d'equip requereixen una inspecció periòdica (generalment 1-2 vegades a l'any) per part d'especialistes del centre de servei. Durant la inspecció, es revela el següent:

• fuites d'oli de motor per esquerdes del circuit;
• qualitat de les fixacions i connexions;
• nivell de pressió en dipòsits i circuits;
• mal funcionament del cablejat d'alimentació.

La instal·lació d'una bomba de calor aigua-aigua ha de ser realitzada per especialistes formats. La ineficàcia del sistema es deu sovint a la seva instal·lació incorrecta. Els equips tèrmics són adequats tant per als residents de les regions del sud com del nord.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

El vídeo us presentarà el principi de funcionament i les característiques del dispositiu:

Com a resultat, podem concloure que una bomba de calor aigua-aigua es considera un equip eficaç i respectuós amb el medi ambient dissenyat per escalfar habitatges de fins a 150 metres quadrats. Organitzar una àrea més gran pot requerir enquestes d'enginyeria força complexes.

Si teniu cap pregunta mentre llegiu la informació proporcionada, pregunteu-les al bloc següent. Esperem els vostres comentaris, preguntes sobre el tema, històries i fotos sobre la construcció d'una minicentral hidroelèctrica amb les vostres pròpies mans. Ens interessa la teva opinió.