Za ogrevanje in oskrbo s toplo vodo v zasebnih hišah je priporočljivo uporabiti toplotno črpalko voda-voda, ki deluje iz naravnih virov - podtalnice, rek, rezervoarjev itd. Za sistem je značilna absolutna okoljska varnost, ne potrebuje rednih izdatkov za potrošni material, zato postaja vse bolj priljubljen.
Govorili bomo o možnostih naprave s toplotno črpalko, ki uporablja eko-energijo vode za prenos v domače ogrevalne sisteme. Za radovedne domače mojstre smo opisali načela delovanja priljubljenih možnosti naprav in gradbene tehnologije. Tu boste izvedeli, katera oprema je potrebna za delovanje sistema.
Načelo delovanja toplotne črpalke voda-voda
Toplotna črpalka je utelešala načelo Carnotovega cikla. Sestavljena je v tem, da se gibajoča se snov v zaprtem sistemu in spremeni svoje agregatno stanje iz tekočega v plinasto pod vplivom kemičnih, fizikalnih ali toplotnih dejavnikov sprosti in absorbira ogromno toplote.
Vloga delovne snovi je toplotni nosilec - voda iz vodnjaka ali rezervoarja.
Tudi pozimi naravne temperature na določeni globini ohranjajo pozitivno temperaturo, zato lahko toplotno energijo iz njih črpamo vse leto. Edina pomanjkljivost naprave je velika poraba energije in potreba po nakupu dodatne opreme.
Diagram prikazuje usmeritev kroženja vode in hladilnega sredstva. Sistem omogoča sprejemanje toplotne energije, ne glede na letni čas
Glavni elementi toplotne črpalke voda-voda:
- kompresor;
- uparjalnik;
- kondenzator;
- ekspanzijski indukcijski ventil;
- avtomatski sistem za nadzor kazalnikov;
- več avtocest iz bakrenih cevi;
- delovna snov (hladilno sredstvo).
S posebno črpalko voda teče po ceveh od izvira do kurilne naprave, po njej pa deluje s plinom (freonom), ki vre pri temperaturi + 2-3 stopinje. Freon absorbira del toplote vode in absorbira ga kompresor, kjer njegova temperatura med stiskanjem narašča.
Oprema toplotne črpalke zavzema veliko prostora, vendar ponuja priložnost, da se znebite komunalne odvisnosti
Nato hladilno sredstvo vstopi v kondenzator, po katerem vroča snov segreva vodo na vnaprej določeno temperaturo (od +40 do +80 stopinj), ki se prevaža skozi cevi ogrevalnega sistema.
Ohlajena voda vstopi v uparjalnik, nato se izprazni v sprejemni vodnjak. Po prehodu kondenzatorja hladilno sredstvo postane tekoče in se nabere na dnu elementa, nato se skozi dušilko vrne na prvotno mesto. Nato se cikel ponovi.
Galerija slik
Fotografija s
Bistvo toplotne črpalke voda-voda
Notranja enota geotermalnega sistema
Kompaktna toplotna črpalka za zasebno hišo
Ekonomična ureditev ogrevanja
Na kaj moramo biti pozorni pri urejanju takšnega ogrevanja?
Obstaja veliko število različnih modifikacij toplotnih črpalk, zasnovanih za prostore poljubne namene in velikosti, pa tudi za delovanje v različnih pogojih. Oprema je namenjena ogrevanju hiš s skupno površino od 50 do 150 kvadratnih metrov.
Mejnik številka 1 - trdota vode
Kakovost vode vodnjaka ali rezervoarja igra pomembno vlogo pri izbiri opreme. Vsi modeli niso sposobni teči na trdi vodi, ki vsebuje velike količine mangana in železa.
Visoka koncentracija teh elementov škoduje sistemu - korozija se na ceveh hitreje tvori, kar vodi do zmanjšanja učinkovitosti opreme in njene življenjske dobe.
Zato pred nakupom toplotne črpalke vzamejo vzorec vode in ga analizirajo na prisotnost teh in drugih elementov v sledovih - vodikov sulfid, amoniak, klor itd. Običajno, če temperatura v ribniku presega +13 stopinj, potem je z večjo stopnjo verjetnosti v vodi veliko železovih in manganovih ionov.
Tako je toplotna črpalka voda-voda izbrana ob upoštevanju trdote vode. Obstaja sistem, katerega elementi so najbolj zaščiteni pred korozijo, vendar stanejo več.
Mejnik številka 2 - način delovanja
Toplotna črpalka se lahko uporablja kot edini vir toplote ali za interakcijo z drugimi sistemi. Zato je pred izbiro modela pomembno ugotoviti, v kakšnem načinu bo naprava delovala.
Obstajata dve vrsti delovanja sistema:
- Monovalent. Naprave imajo veliko moč, primerne za ogrevanje hiše.
- Dvovalentno. Manj produktivne naprave dopolnjujejo glavno ogrevalno opremo.
Za izgradnjo avtonomnega sistema z glavno ogrevalno enoto voda-voda je potreben monovalenten tip.
Referenčna točka 3 - moč črpalke
Moč je pomemben pokazatelj pri izbiri toplotne črpalke, saj je od nje odvisna učinkovitost sistema. Večja kot je moč, večji je izkoristek opreme, a tudi večja je poraba energije.
Učinkovitost toplotne črpalke voda-voda je izbrana na podlagi dejanskih potreb
Pri izbiri naprave z nezadostno močjo bo učinkovitost sistema upadla, če izguba toplote doma presega količino energije, ki jo sistem odda. Toplotna črpalka lahko deluje kar uro, vendar zaradi znižanja temperature vode ne bo učinka.
Ko je toplotna izguba zgradbe manjša od prenosa toplote sistema, se črpalka običajno samodejno zažene nekaj minut, segreva vodo do nastavljene temperature in jo prenaša skozi sistem. Nato se izklopi, dokler se temperatura ne spusti za več stopinj. Nato se cikel ponovi.
Mejnik št. 4 - funkcionalnost določenega modela
Toplotne črpalke imajo lahko dodatne funkcije, to so:
- Samodejni nadzorni sistem, ki omogoča prilagajanje mikroklime prostora po okusu. Upravljanje običajno poteka s pomočjo daljinskega upravljalnika.
- Funkcija ogrevalne vode za oskrbo s toplo vodo.
- Zvočno izolirano ohišje.
- Možnost priklopa na druge ogrevalne sisteme, sončne kolektorje, zaradi česar bo ogrevalna oprema popolnoma avtonomna.
Trajanje delovanja toplotnih črpalk voda-voda običajno presega 30 let.
Nič manj pomembnega pri izbiri opreme upoštevajte stroške namestitve in namestitve.
Izračun potrebne zmogljivosti toplotne črpalke
Pred nakupom sistema je pomembno, da najprej sestavite in izračunate potrebno zmogljivost opreme. Učinkovitost se izračuna ob upoštevanju dejanskih potreb po toploti. Upoštevajo se poraba toplote, izguba toplote doma ter prisotnost ali odsotnost kroga tople vode.
Algoritem izračuna:
- Izračunamo skupno površino ogrevanih prostorov.
- Določimo potrebno količino energije za ogrevanje. Optimalni indikator na 1 kvadratni meter je 0,07 kW.
- Za talitev hiše na N kvadratnih metrih potrebujete N * 0,07 kW.
- Pri sanitarni vodi se dobljeni številki doda dodatnih 15–20%, to je N * 0,07 * 0,85 ali N * 0,07 * 0,80.
Ta izračun bo optimalen za prostore s stropi, ki ne presegajo višine 2,7 m. Strokovne izračune bodo naredili strokovnjaki med pripravo projekta.
Galerija slik
Fotografija s
Notranjost toplotne črpalke voda-voda
Kje je koristno urediti toplotno črpalko voda-voda
Učinkovita oprema z varčno porabo energije
Vhodni hodnik toplotna črpalka izmenjevalec toplote
Pripravljalna dela pred operacijo
Priprava na montažo, priključitev in zagon toplotne črpalke iz serije voda-voda vključuje številne standardne korake, ki jih bomo podrobneje seznanili.
Izbira optimalnega vodnega vira
Upoštevati je treba, da ni vsak odprt vir ali vodnjak dobro za nemoteno delovanje toplotne črpalke. Kakovost vode igra pomembno vlogo, vendar filtri lahko pomagajo rešiti problem onesnaženja.
Dovoljeno je uporabljati vodno telo ali ribnik, ki se nahaja v polmeru 100 metrov od stavbe. Če takega vira ni, potem obstaja potreba po vrtanju vrtin.
Pri izbiri vira toplotne črpalke se je treba osredotočiti na preprostost in stroške uporabe. Pri bližnjem odprtem rezervoarju je smiselno, da ga uporabljamo
Obnašanje odprtih virov je bolj predvidljivo kot podzemna voda, zato je treba, če je mogoče, dati prednost vodnim telesom.
Galerija slik
Fotografija s
Geotermalna vrtina za toplotno črpalko
Poceni uparjalnik toplotne črpalke
Priključitev uparjalnih cevi na izmenjevalnik toplote
Cevi uparjalnika, pripravljene za pregled
Vgradnja toplotnega sistema z vrtino
Za namestitev sistema s pomočjo toplotne črpalke sta potrebni dve vrtini. Eden od vodnjakov se imenuje debetni. V njem je potopljena posebna črpalka, s pomočjo katere se odvzame voda za nadaljnjo obdelavo v sistemu. Drugi vodnjak je sprejemni vodnjak. Ohlajena voda odteče vanjo.
Izpustne in dovodne vrtine morajo biti oddaljene najmanj 15 metrov
Globina debetne vrtine ne sme presegati 50 metrov. Globlje kot se nahaja vodni vir, bolj zmogljiva bo črpalka za oskrbo s tem, kar bo povečalo količino porabljene energije.
Naprava za bremenitev
Preden začnete obratovati debitni vodnjak, je pomembno ugotoviti, koliko vode lahko proizvede in koliko tekočine je potrebno, da toploti zagotovimo celotno sobo. Višja kot je temperatura vode, manj jo bomo potrebovali za ogrevanje.
Pomembno je predhodno izračunati glasnost V, ki jo je treba eno uro prečrpati iz vrtine, da se ogreje prostor. Recimo, da obstaja črpalka, katere toplotna moč je enaka določenemu številu V kW, in poraba energije - število P kW Ugotoviti boste morali tudi temperaturo podzemne vode (t1) in njihova temperatura po izmenjavi toplote (t2).
Nato formula za izračun potrebne količine vode na uro izgleda takole:
V = (Q-P) / (t1-t2).
Analitično je nemogoče določiti sposobnost debitnega vodnjaka za dovajanje potrebne količine vode, zato je preizkušen. V 3 dneh črpalka neprekinjeno črpa vodo iz vodnjaka. Tako se izvede tudi preverjanje sprejemnega vodnjaka za sposobnost odvzema potrebne količine vode pri visoki obremenitvi.
Pomembno je razumeti, da se podzemna voda obnaša nepredvidljivo, zato lahko voda iz debitne vrtine sčasoma postane manjša. Plimovanje na primer spomladi opazimo, pozimi pa nasprotno voda upada. Če v vodnjaku ni dovolj vode, se sistem samodejno izklopi, ogrevanje ne pride.
Značilnosti sprejemnega vodnjaka
Sprejemni cevasti vodnjak se nahaja nižje od podzemne vode. Analitično je nemogoče določiti, v katero smer se voda premika. Zato v praksi izberemo poljubno vrtino kot debitno vrtino in vanjo poženemo potopno črpalko.
Če med delovanjem sistema raven vode ne pade, potem je izbira izvedena pravilno. Če je raven padla in temperatura vode padla, potem morate mesta zamenjati vdolbinice - potopno črpalko prestavite v drugo luknjo.
Odtočno cev v sprejemni vodnjak je treba potopiti nekaj centimetrov v vodo, ne da bi dosegli dno.Če odpadno tekočino odvajate od zgoraj, bo to vodilo do močenja. Cevasti vodnjak lahko preneha z jemanjem vode in zamaši se.
Rezultat ogroža prelivanje, pozimi pa možne zaledenitve. Najboljša možnost za sprejemni vir je reka ali ribnik. Če teh predmetov ni v bližini, potem je potrebno izvesti eno ali več sprejemnih vrtin, da se zaščitite pred prelivom.
Slika prikazuje primer uporabe enega vodnjaka in sprejemnega in obremenjenega vodnjaka
Nemogoče je ugotoviti, ali bo vodnjak prejemal vodo analitično ali s preskusno metodo. Praksa kaže, da odtočni vodnjak lahko več let neprestano absorbira vodo in lahko celo propade v eni sezoni.
Obstajajo tehnologije, ki omogočajo uporabo enega vodnjaka in bremena, vendar ta metoda ni učinkovita - delovanje bo spremljalo težave, po možnosti znižanje temperature vode, zamašitev vode in številne druge težave.
Sistem naprav, ki uporabljajo ribnik
Izbrani ribnik naj bo dovolj globok, da spodnje plasti vode med hudimi zmrzali ne zmrznejo. V južnih regijah bo optimalna globina približno 1 meter, v severnih regijah bo potreben vir s globino 3 metre ali več. Prav tako mora biti ribnik stabilen - nihanja nivoja vode in njeno zmanjšanje sta nesprejemljiva.
Do rezervoarja sta dva cevovoda - obremenitev in sprejem. V sprejemnik je vgrajena potopna črpalka
Kot cevi je priporočljivo uporabljati modele iz HDPE, za katere je značilna trajnost in zanesljivost. Pomembno je zaščititi cevi pred zmrzovanjem, jih dodatno izolirati in pred preboji.
Priprava doma na toplotno črpalko
Za interakcijo s toplotno črpalko voda-voda mora biti v hiši opremljen sistem ogrevanja na vodni osnovi, ki je predstavljen v obliki cevi, radiatorskih baterij. Za boljšo izolacijo v tleh in stenah je dovoljena tudi namestitev cevi za ogrevanje.
Če se bo oprema uporabljala za oskrbo z vročo vodo, mora imeti hiša sistem zbiranja. Da bi črpalka delovala, se morate priključiti na električno omrežje z neomejeno močjo.
Brez dodatnih ukrepov za toplotno izolacijo hiše (izolacija od zunaj, namestitev dvokomornih oken itd.) Delovanje toplotne črpalke nima smisla.
Strokovnjaki priporočajo namestitev dodatnega prezračevalnega sistema z mehanizmom za ogrevanje zraka. Freon, ki se uporablja v opremi, je škodljiv za ljudi. Če pride do mikro zlomov v sistemskem vezju, se plin sprosti in s tem izpodrine zrak iz prostora. Hladilno sredstvo lahko pri osebi povzroči poslabšanje pljučnih bolezni, napade astme.
Toplotna črpalka je težka oprema, njena teža lahko doseže tone (odvisno od moči in velikosti), zato je za njeno namestitev v nekaterih primerih potrebno zgraditi svoj temelj, ki ni povezan s temelje koče.
Pred namestitvijo opreme morate upoštevati dovoljene dimenzije prostora, vzdrževati razdaljo do sten, navedenih v potnem listu izdelka.
Izbirna oprema
Izbira dodatne opreme za toplotno črpalko je odgovorna naloga, katere rešitev v veliki meri določa dolgoročno servisiranje ogrevalnega sistema kot celote in odsotnost težav pri delovanju.
Potopna črpalka za vrtine in ribnike
Če se v sistemu za dovod tople vode uporablja toplotna črpalka, lahko naprava z majhno močjo zniža tlak v pipe. Zmogljiva črpalka bo rešila to težavo, vendar porabi več energije. Najmanjša dovoljena moč med delovanjem FGP je 1 kW.
Obstaja veliko različnih modifikacij potopnih črpalk. Izbira je ob upoštevanju treh meril, to so:
- Količina tekočinese uporablja za črpanje (več vode moraš prevažati, večja mora biti moč črpalke).
- No, globina (globlje kot je vodnjak, večja mora biti oprema opreme);
- Premer vodnjaka (tradicionalno raje 4-palčne gredi, ker so ustvarile največje število črpalk, za razliko od 3-palčnih).
Za določitev globine vodnjaka je potrebno pritrditi tovor na vrv in ga spustiti v jašek. Mokri del vrvi bo nakazal celotno globino vodnjaka, suhi del pa bo določil razdaljo od začetka vode do površine.
Črpalka je potopljena v vrtino do globine, ki jo je določil proizvajalec naprave. Običajno na podatkovnem listu navede, koliko metrov mora biti med vodnim ogledalom in črpalko, dnom izhoda in črpalko
Univerzalne črpalke in oprema, posebej zasnovana za vrtine, so lahko primerna za rudnike. Če so rudnik razvili profesionalci, potem je manj zamašen s peskom, zato lahko varno uporabite univerzalno črpalko.
Črpalke, zasnovane posebej za vrtine, so dražje, vendar odlično delajo s peskom in blatom, manj zamašitve. Univerzalni so občutljivi na veliko vsebnosti organskih snovi, jih je treba redno čistiti pred umazanijo, zaradi česar se njihovo življenje skrajša.
Dajati je treba črpalke z avtomatsko opremo, saj se pri pregrevanju motorja, prekomerni zamašitvi ali pomanjkanju vode v vrtini izklopijo neodvisno, zaradi česar se motor ne pregreje in ne pokvari.
Po načelu delovanja ločimo 2 tipa potopnih črpalk:
- Centrifugalno.
- Vibriranje.
Za delo v vodnjakih, ki proizvajajo vodo v apnencu, so boljši centrifugalni globoki modeli. Občutljivi so na vodo z zrni peska in glinene suspenzije.
Če bo toplotna črpalka povezana z odprtim rezervoarjem, je bolje uporabiti površinsko črpalno opremo, namenjeno črpanju umazane vode, ali poceni vibracijsko napravo.
Vmesni izmenjevalec toplote toplotne črpalke
V toplotnih črpalkah se Freon med kroženjem morda ne ohladi dovolj dobro, kar vodi do pregrevanja kompresorja zaradi previsoke temperature praznjenja. Zato je pomembno izboljšati hlajenje snovi in s tem znižati tlak v tokokrogih.
Pri vseh toplotnih črpalkah obstaja še ena težava - hladilno sredstvo se lahko meša z vodno paro. Če tekočina vstopi v kompresor, lahko pride do vodnega kladiva. V tem primeru morate del popraviti ali zamenjati. Tudi voda lahko pride v olje in od tam jo je težko črpati.
Vse zgoraj omenjene težave rešujemo z vgradnjo vmesnega izmenjevalnika toplote. Izmenjevalniki toplote so na voljo v treh vrstah - odprtega tipa, lupine in cevi.
Modifikacija odprtega tipa nevtralizira tekočino, ujeto v freon med kroženjem, kar zmanjšuje verjetnost šoka kompresorja. Za napravo so značilne visoke zmogljivosti in minimalna poraba energije.
Pri nameščanju izmenjevalnika toplote odprtega tipa je pomembno, da pravilno izberete velikost cevi za tekočino, da zagotovite minimalno stiskanje tlaka
Pravilno izbrane cevi nevtralizirajo možnost vrenja tekočine. Hkrati mora imeti ventil dovolj zmogljivosti, da lahko tekočina z nizko tlačno razliko prodre v napravo.
Toplotni izmenjevalec z lupino in cevjo je predstavljen v obliki zaprtega dizajna. Prenos toplote poteka skozi stene cevi, tekočina in hladilno sredstvo v njej se ne mešata, za razliko od odprtih, kar zagotavlja visok tlak za kroženje pare in zraka.
Za toplotni izmenjevalec toplote je značilna prisotnost regulatorja pretoka, ki nadzoruje pretok tekočega freona. Velikost naprave je odvisna od moči toplotne črpalke.Izbrati je treba izdelek ob upoštevanju funkcionalnosti in razpoložljive količine. Priporočljivo je dati prednost zložljivim modelom.
Filtri s toplotno črpalko
Voda iz vrtin ali ribnikov ne pride v čisti obliki. Vsebuje lahko pesek, umazanijo, različne elemente v sledovih - železo, vodikov sulfid, mangan, klor, amonijak itd. Pred vstopom v toplotno črpalko je treba vodo filtrirati.
Najprej je treba izločiti velike snovi - kamne, pesek, umazanijo, mulj. Če jih želite odstraniti iz vode, je potrebno namestiti hidrociklon.
Hidrociklon - naprava, potrebna za čiščenje grobe vode. Izbrati ga je treba ob upoštevanju moči črpalke
Nato je pomembno namestiti filtre, ki izločajo železo, vodikov sulfid, mangan, amoniak. Ti elementi v sledovih skrajšajo življenjsko dobo opreme in jo korodirajo.
Uporabite lahko filtre za povratno osmozo, mehčala, sredstva za odstranjevanje železa in njihove modifikacije. Za pitje tople vode bi morali biti opremljeni tudi ogljikovi filtri in UV sterilizator, ki uničuje bakterije in viruse.
Generator moči za rezervno napajanje
Toplotne črpalke delujejo iz omrežja, zato v primeru izpada električne energije hiša ostane brez ogrevanja. Priporočljivo je dodatno kupiti električni generator, ki deluje na vnetljive snovi.
Pomembno je, da lahko generator ustvari potrebno moč za delovanje kompresorja črpalke
Značilnosti delovanja takšne toplotne črpalke
Enkrat na leto je potrebno izvesti neodvisen vizualni pregled sestavnih delov črpalke, upoštevati priporočila za vzdrževanje - pravočasno namažite dele, spremljajte pravilno delovanje naprave pri črpanju vode.
Nekatere vrste opreme zahtevajo redne preglede (običajno 1-2 krat letno) s strani strokovnjakov servisnih centrov. Med pregledom ugotovite:
- puščanje motornega olja skozi razpoke v tokokrogu;
- kakovost napeljave in armature;
- raven tlaka v rezervoarjih in krogih;
- motnje v električnem ožičenju.
Vgradnjo toplotne črpalke voda / voda je treba zaupati usposobljenim strokovnjakom. Neučinkovitost sistema je najpogosteje povezana z njegovo nepravilno namestitvijo. Toplotna oprema je primerna za delovanje tako prebivalcev južnih regij kot severnih.
Videoposnetek predstavlja načelo delovanja in značilnosti naprave:
Kot rezultat lahko ugotovimo, da toplotna črpalka voda-voda velja za učinkovito okolju prijazno opremo, zasnovano za ogrevanje domov do 150 kvadratnih metrov. Za ureditev prostorov večjega območja bodo morda že potrebni precej zapleteni inženirski pregledi.
Če imate kakršna koli vprašanja ob seznanjanju s predloženimi informacijami, jih postavite v spodnje polje. Čakamo na vaše komentarje, vprašanja na temo, zgodbe in fotografije o gradnji mini hidroelektrarne. Zanima nas vaše mnenje.