Šilumos siurblys vanduo-vanduo: įrenginys, veikimo principas, šildymo organizavimo taisyklės pagal jį

Privačių namų šildymui ir karšto vandens tiekimui patartina naudoti šilumos siurblį vanduo-vanduo, maitinamą iš natūralių šaltinių – gruntinio vandens, upių, rezervuarų ir kt. Sistema yra visiškai saugi aplinkai ir nereikalauja reguliarių išlaidų už eksploatacines medžiagas, todėl ji tampa vis paklausesnė.

Kalbėsime apie galimybes šilumos siurbliui, kuris naudoja ekoenergiją iš vandens perduodant ją į namų šildymo sistemas. Smalsiems namų meistrams apibūdinome populiarių prietaisų variantų veikimo principus ir statybos technologiją. Čia sužinosite, kokios įrangos reikia, kad sistema veiktų.

Šilumos siurblio vanduo-vanduo veikimo principas

Šilumos siurblys įkūnija Carnot ciklo principą.Tai slypi tame, kad medžiaga, judanti per uždarą sistemą ir keičianti savo agregacijos būseną iš skystos į dujinę, veikiama cheminių, fizinių ar šiluminių veiksnių, išskiria ir sugeria didžiulį kiekį šiluminės energijos.

Darbinė medžiaga yra terminis nešiklis - vanduo iš šulinio ar rezervuaro.

Net ir žiemą tam tikrame gylyje esantys natūralūs šaltiniai palaiko teigiamą temperatūrą, todėl šilumos energiją iš jų galima išgauti ištisus metus. Vienintelis įrengimo trūkumas yra didelis energijos suvartojimas ir būtinybė įsigyti papildomos įrangos.

Diagrama rodo vandens ir aušalo cirkuliacijos kelią. Sistema leidžia gauti šiluminę energiją, nepriklausomai nuo sezono

Pagrindiniai šilumos siurblio vanduo-vanduo elementai:

• kompresorius;
• garintuvas;
• kondensatorius;
• išsiplėtimo indukcinis vožtuvas;
• automatinė sistema, kuri stebi indikatorius;
• kelios varinių vamzdžių linijos;
• darbinė medžiaga (šaldymo agentas).

Naudojant specialų siurblį, vanduo vamzdžiais teka iš šaltinio į šildymo mazgą, po kurio sąveikauja su dujomis (freonu), kurios verda +2-3 laipsnių temperatūroje. Freonas sugeria dalį šilumos iš vandens ir yra įsiurbiamas į kompresorių, kur suspaudimo metu jo temperatūra pakyla.

Šilumos siurblių įranga užima daug vietos, tačiau suteikia galimybę atsikratyti priklausomybės nuo komunalinių paslaugų

Toliau šaltnešis patenka į kondensatorių, po kurio karšta medžiaga pašildo vandenį iki tam tikros temperatūros (nuo +40 iki +80 laipsnių), kuris transportuojamas šildymo sistemos vamzdžiais.

Atvėsęs vanduo patenka į garintuvą ir nuteka į priėmimo šulinį.Praėjęs per kondensatorių, šaltnešis tampa skystas ir kaupiasi elemento apačioje, tada per droselį grįžta į pradinę vietą. Tada ciklas kartojasi.

Į ką atkreipti dėmesį organizuojant tokį šildymą?

Yra labai daug įvairių modifikacijų šilumos siurblių, skirtų bet kokios paskirties ir dydžio patalpoms, taip pat veikiančioms skirtingomis sąlygomis. Įranga skirta namams, kurių bendras plotas nuo 50 iki 150 kvadratinių metrų, šildyti.

Gairė Nr. 1 – vandens kietumas

Renkantis įrangą svarbų vaidmenį atlieka šulinio ar rezervuaro vandens kokybė. Ne visi modeliai gali dirbti su kietu vandeniu, kuriame yra daug mangano ir geležies.

Didelė šių elementų koncentracija kenkia sistemai – ant vamzdžių greičiau susidaro korozija, dėl kurios mažėja įrangos efektyvumas ir tarnavimo laikas.

Todėl prieš įsigydami šilumos siurblį pasiimkite vandens mėginys ir išanalizuoti, ar nėra šių ir kitų mikroelementų – vandenilio sulfido, amoniako, chloro ir kt. Paprastai, jei temperatūra tvenkinyje viršija +13 laipsnių, tuomet didelė tikimybė, kad vandenyje yra daug geležies ir mangano jonų.

Taigi šilumos siurblys vanduo-vanduo parenkamas atsižvelgiant į vandens kietumą. Yra sistemų, kurių elementai yra maksimaliai apsaugoti nuo korozijos, tačiau jos yra brangesnės.

Gairė Nr.2 – darbo režimas

Šilumos siurblys gali būti naudojamas kaip vienintelis šilumos šaltinis arba kartu su kitomis sistemomis. Todėl prieš pasirenkant modelį svarbu nustatyti, kokiu režimu įrenginys veiks.

Yra du sistemos veikimo tipai:

• Vienavalentė. Prietaisai turi didelę galią ir yra tinkami namų šildymui.
• Bivalentinis. Mažiau efektyvūs įrenginiai papildo pagrindinę šildymo įrangą.

Norint sukurti autonominę sistemą su pagrindiniu „vanduo-vandens“ šildymo mazgu, reikia monovalentinio tipo.

Gairė Nr. 3 – siurblio galia

Galia yra svarbus rodiklis renkantis šilumos siurblį, nes nuo to priklauso sistemos veikimas. Kuo didesnė galia, tuo didesnis įrangos efektyvumas, tačiau tuo didesnės energijos sąnaudos.

Šilumos siurblio vanduo-vanduo našumas parenkamas pagal realius poreikius

Pasirinkus nepakankamos galios įrenginį, sistemos efektyvumas sumažės, jei šilumos nuostoliai namuose viršys sistemos tiekiamos energijos kiekį.Šilumos siurblys gali veikti visą parą, tačiau tai neturės jokios įtakos dėl vandens temperatūros kritimo.

Kai pastato šilumos nuostoliai yra mažesni už sistemos šilumos perdavimą, siurblys dažniausiai kelioms minutėms automatiškai įsijungia, sušildo vandenį iki nustatytos temperatūros ir transportuoja per sistemą. Tada išsijungia, kol temperatūra nukris keliais laipsniais. Tada ciklas kartojasi.

Gairė Nr.4 – konkretaus modelio funkcionalumas

Šilumos siurbliai gali turėti papildomų funkcijų:

• Automatinė valdymo sistema, kuri leis reguliuoti patalpos mikroklimatą pagal savo skonį. Paprastai valdymas atliekamas naudojant nuotolinio valdymo pultą.
• Vandens šildymo funkcija karšto vandens tiekimui.
• Garsui nepralaidus korpusas.
• Galimybė prisijungti prie kitų šildymo sistemų, saulės kolektorių, todėl šildymo įranga bus visiškai autonomiška.

Šilumos siurblių vanduo-vanduo tarnavimo laikas paprastai viršija 30 metų.

Renkantis įrangą ne mažiau svarbu yra montavimo ir surinkimo kaina.

Reikalingos šilumos siurblio galios apskaičiavimas

Prieš perkant sistemą svarbu iš pradžių parengti projektą ir apskaičiuoti reikiamą įrangos galią. Produktyvumas skaičiuojamas atsižvelgiant į faktinius šilumos energijos poreikius. Atsižvelgiama į šilumos suvartojimą, šilumos nuostolius namuose ir grandinės buvimą ar nebuvimą Karštas vanduo.

Skaičiavimo algoritmas:

1. Skaičiuojame bendrą šildomų patalpų plotą.
2. Nustatome reikiamą energijos kiekį šildymui. Optimalus rodiklis 1 kvadratiniam metrui yra 0,07 kW.
3. Norint apšildyti N kvadratinių metrų namą, reikės N*0,07 kW.
4. Dėl Karštas vanduo prie gauto skaičiaus pridedama dar 15-20%, tai yra N*0,07*0,85 arba N*0,07*0,80.

Toks skaičiavimas bus optimalus patalpoms, kurių lubų aukštis neviršija 2,7 m Tikslesnius skaičiavimus atliks specialistai rengdami projektą.

Parengiamieji darbai prieš eksploataciją

Šilumos siurblio iš serijos vanduo-vanduo paruošimas surinkimui, prijungimas ir paleidimas apima keletą standartinių žingsnių, su kuriais susipažinsime vėliau.

Optimalaus vandens šaltinio pasirinkimas

Reikėtų pažymėti, kad ne kiekvienas atvirojo kodo ar vandens šulinys tinka nepertraukiamam šilumos siurblio darbui. Vandens kokybė vaidina svarbų vaidmenį, tačiau filtrai padės išspręsti užterštumo problemą.

Leidžiama naudoti rezervuarą ar tvenkinį, esantį 100 metrų spinduliu nuo pastato. Jei tokio šaltinio nėra, tada atsiranda poreikis gręžti gręžinius.

Šilumos siurblio šaltinio pasirinkimas turėtų būti pagrįstas naudojimo paprastumu ir naudojimo kaina. Jei šalia yra atviras rezervuaras, protingiau jį naudoti

Atvirojo šaltinio elgesys yra labiau nuspėjamas nei požeminis vanduo, todėl, jei įmanoma, geriau teikti pirmenybę rezervuarams.

Šilumos sistemos įrengimas naudojant šulinį

Norint įrengti sistemą naudojant šilumos siurblį, reikės dviejų šulinių. Vienas iš šulinių paprastai vadinamas debetu. Būtent į jį panardinamas specialus siurblys, kurio pagalba paimamas vanduo tolesniam apdorojimui sistemoje. Antrasis šulinys yra priėmimo šulinys. Į jį nupilamas atvėsęs vanduo.

Drenažo ir tiekimo šuliniai turi būti išdėstyti mažiausiai 15 metrų atstumu vienas nuo kito.

Debeto šulinio gylis neturi viršyti 50 metrų. Kuo gilesnis vandens šaltinis, tuo jam tiekti reikalingas galingesnis siurblys, o tai padidins suvartojamos energijos kiekį.

Debeto šulinio statyba

Prieš pradedant eksploatuoti debeto šulinį, svarbu išsiaiškinti, kiek vandens jis gali pagaminti ir kiek skysčio reikia, kad šiluma būtų aprūpinta visa patalpa. Kuo aukštesnė vandens temperatūra, tuo mažiau jo reikės šildymui.

Svarbu iš anksto apskaičiuoti tūrį V, kurį per valandą reikia išpumpuoti iš šulinio, kad būtų apšildyta patalpa. Tarkime, yra siurblys, kurio šiluminė galia yra lygi tam tikram skaičiui K kW, o energijos suvartojimas - iki skaičiaus P kW. Taip pat turėsite sužinoti požeminio vandens temperatūrą (t1) ir jų temperatūra po temperatūros mainai (t2).

Tada reikiamo vandens kiekio per valandą apskaičiavimo formulė atrodo taip:

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

Nustatyti debeto gręžinio gebėjimą pagaminti reikiamą vandens tūrį analitiškai neįmanoma, todėl jis išbandomas. 3 dienas siurblys nepertraukiamai pumpuoja vandenį iš šulinio. Tokiu būdu taip pat patikrinamas priėmimo gręžinys, ar jis gali priimti reikiamą vandens kiekį esant didelei apkrovai.

Svarbu suprasti, kad požeminis vanduo elgiasi nenuspėjamai, todėl vandens kiekis iš debeto šulinio laikui bėgant gali mažėti. Pavyzdžiui, pavasarį būna potvynių ir potvynių, o žiemą, atvirkščiai, vandens sumažėja. Jei šulinyje nėra pakankamai vandens, sistema automatiškai išsijungia ir šildymas nevyksta.

Priėmimo šulinio ypatybės

Priėmimo vamzdžio šulinys yra pasroviui nuo požeminio vandens. Analitiškai neįmanoma nustatyti, kuria kryptimi juda vanduo. Todėl praktiškai savavališkas šulinys pasirenkamas kaip debetinis šulinys ir į jį paleidžiamas povandeninis siurblys.

Jei vandens lygis nenukrenta veikiant sistemai, pasirinkimas buvo atliktas teisingai.Jei lygis nukrito ir vandens temperatūra nukrito, tuomet reikia keisti šulinių padėtis – judėti povandeninis pumpuoti į kitą skylę.

Drenažo vamzdis į priėmimo šulinį turi būti kelis centimetrus panardintas į vandenį, nepasiekdamas dugno. Jei išpilsite atliekų skystį iš viršaus, tai užmirks. Vamzdžio šulinys gali nustoti gauti vandens ir užsikimšti.

Dėl to gresia perpildymas, o žiemą – galimas apledėjimas. Geriausi priėmimo šaltinio variantai yra upė arba tvenkinys. Jei šių objektų nėra šalia, reikia išgręžti vieną ar kelis priėmimo šulinius, kad būtų galima apsidrausti nuo perpildymo.

Paveikslėlyje parodytas vieno šulinio naudojimo kaip priėmimo ir nurašymo šulinio pavyzdys

Ar į šulinį gaus vandens, neįmanoma sužinoti nei analitiškai, nei atliekant bandymus. Praktika rodo, kad drenažo šulinys gali nepertraukiamai sugerti vandenį daugelį metų arba visiškai sugesti per vieną sezoną.

Yra technologijų, leidžiančių vieną šulinį naudoti kaip debeto ir priėmimo šulinį, tačiau šis būdas nėra efektyvus – eksploataciją lydės sunkumai, sumažės vandens temperatūra, galimi užmirkimai ir daugybė kitų problemų.

Sistemos projektavimas naudojant rezervuarą

Pasirinktas tvenkinys turi būti pakankamai gilus, kad esant dideliems šalčiams neužšaltų apatiniai vandens sluoksniai. Pietiniuose regionuose optimalus gylis bus maždaug 1 metras, šiauriniuose regionuose reikės 3 metrų gylio šaltinio. Taip pat tvenkinys turi būti stabilus – vandens lygio svyravimai ir jo mažėjimas yra nepriimtini.

Į rezervuarą yra du vamzdynai - debeto ir priėmimo.Priėmimo zonoje sumontuotas povandeninis siurblys

Rekomenduojama naudoti modelius, pagamintus iš HDPE, pasižymintis ilgaamžiškumu ir patikimumu. Vamzdžius svarbu apsaugoti nuo užšalimo, juos papildomai izoliuojant, ir nuo proveržių.

Jūsų namų paruošimas šilumos siurblio montavimui

Norint sąveikauti su šilumos siurbliu vanduo-vanduo, name turi būti įrengta vandens šildymo sistema, pateikiama vamzdžių ir radiatorių baterijų pavidalu. Geresnei izoliacijai taip pat leidžiama įrengti šildymo vamzdžius grindyse ir sienose.

Jei įranga bus naudojama karštam vandeniui tiekti, tai name turi būti surinkimo sistema. Norėdami valdyti siurblį, turite prisijungti prie neribotos galios elektros tinklo.

Be papildomų priemonių namo šilumos izoliacijai (izoliacija iš išorės, dviejų kamerų langų montavimas ir kt.) eksploatuoti šilumos siurblį nėra prasmės.

Ekspertai rekomenduoja papildomai įdiegti tiekimo vėdinimo sistema su oro šildymo mechanizmu. Įrangoje naudojamas freonas yra kenksmingas žmonėms. Jei sistemos grandinėje yra mikrolūžių, dujos bus išleistos ir taip išstums orą iš patalpos. Šaltnešis gali sukelti žmonių plaučių ligų ir astmos priepuolių paūmėjimą.

Šilumos siurblys yra sunki įranga, jo svoris gali siekti toną (priklausomai nuo galingumo ir dydžio), todėl kai kuriais atvejais jo montavimui reikia statyti savo pamatus, neprisijungus prie kotedžo pamatų.

Prieš montuodami įrangą, turite atsižvelgti į leistinus patalpos matmenis ir išlaikyti gaminio pase nurodytą atstumą iki sienų.

Papildoma įranga

Pasirinkimas papildoma įranga šilumos siurbliui - atsakinga užduotis, kurios sprendimas iš esmės lemia ilgalaikį visos šildymo sistemos tarnavimo laiką ir veikimo problemų nebuvimą.

Povandeninis siurblys šuliniams ir rezervuarams

Jei sistemoje karštam vandeniui tiekti naudojamas šilumos siurblys, tai mažos galios įrenginys gali sumažinti slėgį čiaupuose. Galingas siurblys išspręs šią problemą, tačiau sunaudoja daugiau energijos. Mažiausia leistina galia veikimo metu FGP - 1 kW.

Yra daug įvairių modifikacijų povandeninis siurbliai Pasirinkimas atliekamas atsižvelgiant į tris kriterijus:

• Skysčio kiekisnaudojamas siurbimui (kuo daugiau vandens reikia transportuoti, tuo didesnė turi būti siurblio galia).
• Na gylis (kuo gilesnis šulinys, tuo didesnė turi būti įrangos galia);
• Šulinio skersmuo (tradiciškai pirmenybė teikiama 4 colių velenams, nes juose yra daugiausiai siurblių, o ne 3 colių).

Norint nustatyti šulinio gylį, reikia pritvirtinti svarmenį prie virvės ir nuleisti į šachtą. Drėgna lyno dalis parodys visą šulinio gylį, sausoji – atstumą nuo vandens pradžios iki paviršiaus.

Siurblys panardinamas į gręžinį iki įrenginio gamintojo nurodyto gylio. Paprastai techniniame pase nurodoma, kiek metrų turi būti tarp vandens paviršiaus ir siurblio, iškasos dugno ir siurblio

Kasyklose gali tikti ir universalūs siurbliai, ir specialiai šuliniams skirta įranga. Jei kasyklą sukūrė profesionalai, tada ji mažiau užkimšta smėliu, todėl galite saugiai naudoti universalų siurblį.

Siurbliai, sukurti specialiai šuliniams, yra brangesni, tačiau jie puikiai susidoroja su smėliu ir purvu ir mažiau užsikemša. Universalūs yra jautrūs dideliam organinių medžiagų kiekiui, juos reikia reguliariai valyti nuo nešvarumų, dėl to sutrumpėja jų tarnavimo laikas.

Pirmenybė turėtų būti teikiama siurbliams su automatika, nes perkaitus varikliui, per daug užsikimšus arba šulinyje nėra vandens, jie išsijungia patys, dėl to variklis neperkaista ir sugenda.

Pagal veikimo principą yra 2 tipai povandeninis siurbliai:

• Išcentrinis.
• Vibruojantis.

Dirbant šuliniuose, kuriuose vanduo išgaunamas kalkakmenyje, pirmenybė teikiama išcentriniams giluminiams modeliams. Jie jautrūs vandeniui su smėlio ir molio suspensijos grūdeliais.

Jei šilumos siurblys bus prijungtas prie atviro rezervuaro, geriau naudoti paviršinio siurbimo įrangą, skirtą nešvariam vandeniui siurbti, arba nebrangų vibracinį įrenginį.

Šilumos siurblio tarpinis šilumokaitis

Šilumos siurbliuose cirkuliacijos metu freonas gali būti nepakankamai atvėsintas, todėl kompresorius perkaista dėl per didelės išleidimo temperatūros. Todėl svarbu pagerinti medžiagos aušinimą ir taip sumažinti slėgį grandinėse.

Yra dar viena problema, kuri būdinga visiems šilumos siurbliams – šaltnešis gali susimaišyti su vandens garais. Jei skystis pateks į kompresorių, tai gali įvykti vandens plaktukas. Tokiu atveju reikės remontuoti arba pakeisti dalį. Taip pat į aliejų gali patekti vandens, kurį sunku iš ten pašalinti.

Visos aukščiau aprašytos problemos išsprendžiamos įrengiant tarpinį šilumokaitį.Yra trijų tipų šilumokaičiai – atviro tipo, korpusiniai ir vamzdiniai bei gyvatukai.

Atviro tipo modifikacija neutralizuoja skystį, kuris cirkuliacijos metu patenka į freoną, o tai sumažina tikimybę vandens plaktukas kompresorius. Įrenginys pasižymi dideliu našumu ir minimaliomis energijos sąnaudomis.

Montuojant atviro tipo šilumokaitį svarbu pasirinkti tinkamą skysčio vamzdyno dydį, kad būtų užtikrintas minimalus slėgio suspaudimas

Tinkamai parinkti vamzdžiai neutralizuos skysčio užvirimo galimybę. Šiuo atveju vožtuvas turi turėti pakankamą pralaidumą, kad skystis galėtų prasiskverbti į prietaisą esant mažam slėgio skirtumui.

Korpuso ir vamzdžio šilumokaitis pateikiamas uždaros konstrukcijos pavidalu. Šilumos mainai vyksta per vamzdžių sieneles, o jame esantis skystis ir šaltnešis nesimaišo, skirtingai nei atviruose, kurie užtikrina aukštą slėgį garų ir oro cirkuliacijai.

Ritės šilumokaitis išsiskiria tuo, kad yra srauto reguliatorius, kuris kontroliuoja skysčio freono srautą. Prietaiso dydis tiesiogiai priklauso nuo šilumos siurblio galios. Būtina pasirinkti produktą, atsižvelgiant į funkcionalumą ir turimą kiekį. Patartina teikti pirmenybę sulankstomiems modeliams.

Šilumos siurblio filtrai

Vanduo iš šulinių ar rezervuarų nėra gryno pavidalo. Jame gali būti smėlio, nešvarumų, įvairių mikroelementų – geležies, vandenilio sulfido, mangano, chloro, amoniako ir kt. Prieš patenkant į šilumos siurblį, vanduo turi būti filtruojamas.

Visų pirma, būtina pašalinti stambias medžiagas – akmenis, smėlį, nešvarumus, dumblą. Norint juos pašalinti iš vandens, reikia sumontuoti hidrociklonas.

Hidrociklonas yra prietaisas, reikalingas grubiam vandens valymui.Jis turi būti parinktas atsižvelgiant į siurblio galią

Be to, svarbu įdiegti filtrus, kurie pašalina geležį, vandenilio sulfidą, manganą ir amoniaką. Šie mikroelementai sutrumpina įrangos eksploatavimo laiką ir sukelia koroziją.

Galite naudoti filtrus atvirkštinis osmosas, minkštikliai, geležies valikliai ir jų modifikacijas. Norint aprūpinti geriamuoju karštu vandeniu, papildomai reikėtų jį aprūpinti anglies filtrais ir UV sterilizatoriumi, naikinančiu bakterijas ir virusus.

Elektros generatorius rezerviniam maitinimui

Šilumos siurbliai veikia iš elektros tinklo, todėl dingus elektrai namas liks be šildymo. Patartina papildomai įsigyti elektros generatorių, kuris dirba su degiomis medžiagomis.

Svarbu, kad elektros generatorius galėtų generuoti reikiamą galią siurblio kompresoriui valdyti

Tokio šilumos siurblio veikimo ypatumai

Kartą per metus būtina atlikti nepriklausomą vizualinį siurblio komponentų patikrinimą, laikytis techninės priežiūros rekomendacijų - laiku sutepti dalis, stebėti, ar tinkamai veikia prietaisas siurbiant vandenį.

Kai kurių tipų įrangą reikia reguliariai (dažniausiai 1-2 kartus per metus) tikrinti serviso centro specialistų. Patikrinimo metu atskleidžiama:

• variklio alyva nuteka per grandinės įtrūkimus;
• tvirtinimo detalių ir jungčių kokybė;
• slėgio lygis rezervuaruose ir grandinėse;
• maitinimo laidų gedimai.

Šilumos siurblio „vanduo-vanduo“ montavimą turėtų atlikti apmokyti specialistai. Sistemos neveiksmingumą dažniausiai lemia neteisingas jos įrengimas. Šiluminė įranga tinkama naudoti tiek Pietų, tiek Šiaurės regionų gyventojams.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įrašas supažindins su įrenginio veikimo principu ir savybėmis:

Dėl to galime daryti išvadą, kad šilumos siurblys vanduo-vanduo laikomas efektyvia aplinkai nekenksminga įranga, skirta šildyti namus iki 150 kvadratinių metrų. Norint sutvarkyti didesnį plotą, gali prireikti gana sudėtingų inžinerinių tyrimų.

Jei skaitydami pateiktą informaciją turite klausimų, užduokite juos žemiau esančiame bloke. Laukiame jūsų komentarų, klausimų šia tema, pasakojimų ir nuotraukų apie mini hidroelektrinės statybą savo rankomis. Mums įdomi jūsų nuomonė.