Za grijanje i opskrbu toplom vodom za privatne domove preporučuje se korištenje toplinske pumpe voda-voda koja radi iz prirodnih izvora - podzemnih voda, rijeka, akumulacija itd. Sustav karakterizira apsolutna ekološka sigurnost, ne zahtijeva redovite izdatke za potrošni materijal, te stoga postaje sve popularniji.
Razgovarat ćemo o opcijama uređaja toplinske crpke koji eko-energiju vode prenose u kućanske sustave grijanja. Za radoznale kućne obrtnike opisali smo principe rada popularnih opcija uređaja i tehnologiju gradnje. Od nas ćete saznati koja je oprema potrebna za rad sustava.
Princip rada toplinske pumpe voda-voda
Toplinska crpka utjelovljuje princip Carnotovog ciklusa. Ona se sastoji u tome da se pokretna tvar u zatvorenom sustavu i mijenjanje njezina kemijskog stanja, pod utjecajem kemijskih, fizičkih ili toplinskih faktora, iz tekućine u plinovito stanje oslobađa i apsorbira veliku količinu toplinske energije.
Uloga radne tvari je toplinski medij - voda iz bunara ili spremnika.
Čak i zimi u prirodnim izvorima na određenoj dubini održava se pozitivna temperatura, pa se iz njih može izvući toplinska energija tijekom cijele godine. Jedini nedostatak instalacije je velika potrošnja energije i potreba za kupnjom dodatne opreme.
Dijagram prikazuje putanju cirkulacije vode i rashladnog sredstva. Sustav omogućuje primanje toplinske energije, bez obzira na godišnje doba.
Glavni elementi toplinske pumpe voda-voda:
- kompresor;
- isparivač;
- kondenzator;
- indukcijski ventil za proširenje;
- automatski sustav koji prati performanse;
- višestruke autoceste od bakrenih cijevi;
- radna tvar (rashladno sredstvo).
Pomoću posebne pumpe voda ulazi u cijevi od izvora do termalne instalacije, a zatim stupa u interakciju s plinom (freon), vrijući na temperaturi od + 2-3 stupnjeva. Freon apsorbira dio topline iz vode i usisava ga kompresor, gdje njegova temperatura raste tijekom kompresije.
Oprema toplinske crpke zauzima puno prostora, ali pruža mogućnost da se riješi komunalne ovisnosti
Zatim rashladno sredstvo ulazi u kondenzator, nakon čega vruća tvar zagrijava vodu do unaprijed određene temperature (od +40 do +80 stupnjeva), koja se transportira kroz cijevi sustava grijanja.
Ohlađena voda ulazi u isparivač, a zatim odvodi u prihvatni bunar. Nakon što prođe kroz kondenzator, rashladno sredstvo postaje tekuće i skuplja se na dnu elementa, a zatim se vraća na svoje izvorno mjesto kroz prigušivač. Tada se ciklus ponavlja.
Prema dizajnerskom principu toplinska pumpa je obrnuti hladnjak. Samo je njegov isparivač uronjen u vodu, a grijani dio je na tlu i proizvodi toplinu. 
Rad unutarnje jedinice geosustava voda-voda usmjeren je na zagrijavanje rashladnog sredstva za krugove grijanja i vode za opskrbu toplom vodom 
Toplinske pumpe, izrađene za izgradnju niske zgrade, molimo Vas da imate male dimenzije. Koriste vodu iz otvorenih rezervoara, bunara i antifriza iz zatvorenih sustava, položenih u zemlju 
Ovisno o dizajnu i tehničkoj opremi, toplinske pumpe troše od 5 do 25% energije, ostatak energije ide na opremanje inženjerskih sustava.
Što gledati prilikom uređenja takvog grijanja?
Postoji veliki broj različitih modifikacija toplinskih crpki, dizajniranih za prostore bilo koje namjene i veličine, kao i za rad u različitim uvjetima. Oprema je namijenjena za grijanje kuća ukupne površine od 50 do 150 četvornih metara.
Oznaka broj 1 - tvrdoća vode
Kvaliteta vode u bunaru ili rezervoaru ima važnu ulogu u izboru opreme. Nisu svi modeli sposobni raditi na tvrdoj vodi koja sadrži veliku količinu mangana i željeza.
Visoka koncentracija ovih elemenata oštećuje sustav - korozija se brže formira na cijevima, što dovodi do smanjenja učinkovitosti opreme i njezina vijeka trajanja.
Stoga se prije kupnje toplinske crpke uzima uzorak vode i analizira na prisutnost tih i drugih elemenata u tragovima - vodikov sulfid, amonijak, klor itd. Obično, ako je temperatura u ribnjaku veća od +13 stupnjeva, veća je vjerojatnost da u vodi ima mnogo iona željeza i mangana.
Tako je toplinska pumpa voda-voda odabrana na temelju tvrdoće vode. Postoje sustavi čiji su elementi najviše zaštićeni od korozije, ali su skuplji.
Landmark broj 2 - način rada
Toplinska crpka može se koristiti kao jedini izvor topline ili u interakciji s drugim sustavima. Stoga je prije odabira modela važno odrediti u kojem modu će uređaj raditi.
Ukupno postoje dvije vrste funkcioniranja sustava:
- Monovalentni. Uređaji imaju veliku snagu, pogodnu za grijanje kuće.
- Dvovalentan. Manje produktivni uređaji koji nadopunjuju glavnu opremu za grijanje.
Za izgradnju autonomnog sustava s glavnom jedinicom za grijanje voda-voda potreban je monovalentni tip.
Oznaka broj 3 - snaga crpke
Snaga je važan pokazatelj pri odabiru toplinske crpke, budući da o njoj ovise performanse sustava. Što je veća snaga, veća je i učinkovitost opreme, ali i veća potrošnja energije.
Učinkovitost toplinske pumpe voda-voda odabire se na temelju stvarnih potreba.
Pri odabiru uređaja s nedovoljnom snagom, učinkovitost sustava će pasti ako gubitak topline iz kuće premaši količinu energije koju sustav vraća. Toplinska crpka može raditi 24 sata, ali učinak neće biti posljedica smanjenja temperature vode.
Kada je gubitak topline u zgradi manji od prijenosa topline sustava, crpka se obično automatski pokreće nekoliko minuta, zagrijava vodu na postavljenu temperaturu i prenosi kroz sustav. Zatim se isključuje do trenutka kada temperatura padne za nekoliko stupnjeva. Tada se ciklus ponavlja.
Landmark broj 4 - funkcionalno specifičan model
Toplinske crpke mogu imati dodatne funkcije kao što su:
- Sustav automatskog upravljanja koji će vam omogućiti da prilagodite mikroklimu prostorije okusu. Kontrola se obično obavlja pomoću daljinskog upravljača.
- Funkcija grijanja vode za toplu vodu.
- Kućište za zvučnu izolaciju.
- Mogućnost spajanja na druge sustave grijanja, solarne kolektore, koji će opremu za grijanje učiniti potpuno samostalnom.
Trajanje rada toplotnih crpki voda-voda obično prelazi 30 godina.
Ne manje važno pri odabiru opreme razmotriti troškove instalacije i instalacije.
Izračun potrebne snage toplinske crpke
Prije kupnje sustava, važno je unaprijed pripremiti i izračunati potreban kapacitet opreme. Produktivnost se izračunava uzimajući u obzir stvarne potrebe za toplinskom energijom. Uzmite u obzir troškove topline, gubitak topline kod kuće i prisutnost ili odsutnost kruga PTV-a.
Algoritam izračuna:
- Izračunajte ukupnu površinu grijanih prostora.
- Određujemo potrebnu količinu energije za grijanje. Optimalna stopa po kvadratnom metru je 0, 07 kW.
- Za grijanje kuće u N četvornih metara potrebno vam je N * 0.07 kW.
- Za toplu vodu dodaje se dodatnih 15-20% dobivenom broju, tj. N * 0.07 * 0.85 ili N * 0.07 * 0.80.
Ovaj izračun će biti optimalan za sobe s stropovima ne prelazi visinu od 2, 7 m. Stručnjaci će napraviti točnije izračune tijekom pripreme projekta.
Toplinske crpke još nisu jako popularne kod nas. To je zbog jeftinog plavog goriva, koje trenutno nema alternativu. 
Međutim, u područjima koja nemaju pristup centraliziranoj opskrbi plinom, ugradnja toplinske pumpe je povoljna i svrsishodna. 
Na 1 kW potrošene energije, toplinska crpka proizvodi 5-6 kW. Za razliku od električnih grijača koji proizvode toplinu onoliko koliko troše energiju 
Nove izmjene toplinskih crpki ne zahtijevaju raspored zasebne prostorije. Oni su gotovo tihi i kompaktni, mogu se nalaziti u hodnicima, hodnicima, kuhinjama
Pripremni radovi prije operacije
Priprema za montažu, priključenje i puštanje u rad toplinske crpke iz serije voda-voda uključuje niz standardnih koraka koje ćemo dalje istražiti.
Izbor optimalnog izvora vode
Treba napomenuti da nije svaki otvoreni izvor ili vodeni izvor pogodan za nesmetan rad toplinske pumpe. Kvaliteta vode igra važnu ulogu, ali filteri mogu riješiti problem onečišćenja.
Dopušteno je koristiti ribnjak ili ribnjak koji se nalazi u krugu od 100 metara od zgrade. Ako ne postoji takav izvor, onda je potrebno bušiti bunare.
Izbor izvora toplinske pumpe trebao bi se usredotočiti na jednostavnost i trošak uporabe. U slučaju obližnjeg otvorenog ribnjaka, mudrije je koristiti ga.
Ponašanje otvorenog izvora je predvidljivije od podzemnih voda, pa ako je moguće, bolje je dati prednost vodnim tijelima.
Bušenje i razvoj geotermalne bušotine koja se koristi u shemi toplinske crpke ne opravdava uvijek ulaganje 
Najlakši i najjeftiniji verzija isparivača - više puta valjane prstenove cijevi položene u najbližem spremniku 
Značajna prednost korištenja spremnika je minimalni trošak ugradnje sustava koji koristi slobodnu prirodnu energiju. 
Kada se učinkovitost toplinske crpke smanji, cijevi se izvlače na površinu, pregledavaju i popravljaju oštećenja.
Ugradnja sustava grijanja pomoću bušotine
Za instalaciju sustava pomoću toplinske crpke bit će potrebne dvije bušotine. Jedna od bunara zove se debit. U nju se uranja posebna crpka, kroz koju se voda uzima za naknadnu obradu u sustavu. Drugi bunar je onaj koji ga prima. U nju se ulije hladna voda.
Odvodni i opskrbni bunari moraju biti udaljeni najmanje 15 metara
Dubina debitnog bunara ne smije prelaziti 50 metara. Što se izvor vode nalazi dublje, crpka će biti snažnija za napajanje, što će povećati količinu potrošene energije.
Debitna naprava sa bušotinom
Prije korištenja debitnog bunara, važno je znati koliko vode može dati i koliko je tekućine potrebno da bi se cijeli prostor održao toplim. Što je temperatura vode viša, to je manje potrebno za grijanje.
Važno je unaprijed izračunati volumen V, koji se mora ispumpati iz bunara u roku od jednog sata za zagrijavanje prostorije. Pretpostavimo da postoji pumpa čija je toplinska snaga jednaka određenom broju Q kW, a potrošnja energije je broj P kW. Također morate znati temperaturu podzemne vode ( t1 ) i njihovu temperaturu nakon izmjene topline ( t2 ).
Tada je formula za izračunavanje volumena potrebne količine vode po satu sljedeća:
V = (QP) / (t1-t2).
Analitički je nemoguće odrediti sposobnost debitne bušotine da proizvede potrebnu količinu vode, stoga je ona testirana. U roku od 3 dana, crpka kontinuirano crpi vodu iz bunara. Stoga se ispitna bušotina provodi na mogućnost primanja potrebne količine vode pod visokim opterećenjem.
Važno je razumjeti da se podzemne vode ponašaju nepredvidivo, tako da voda iz debitnog bunara može s vremenom postati manje. Na primjer, u proljeće postoje plime i oseke, a zimi, naprotiv, voda se smanjuje. Ako u bunaru nema dovoljno vode, sustav se automatski isključuje, a grijanje se ne događa.
Značajke prijemnog bunara
Prijemna cjevasta bušotina nalazi se nizvodno od podzemne vode. Analitički je nemoguće odrediti u kojem smjeru se kreće voda. Stoga se u praksi kao debit odabire proizvoljna bušotina i u nju se uvodi potopna crpka.
Ako tijekom rada sustava razina vode ne padne, tada je izbor ispravno izveden. Ako je razina pala, a temperatura vode opala, potrebno je na nekim mjestima promijeniti bušotine - pomaknuti potopnu pumpu u drugu rupu.
Odvodna cijev u prihvatnoj bušotini mora biti uronjena nekoliko centimetara u vodu, a ne do dna. Ako bacate otpadnu tekućinu s vrha, to će dovesti do začepljenja. Cijevni bunar može prestati uzimati vodu i začepiti.
Rezultat prijeti pretjeranim, a zimi mogućim zaleđivanjem. Najbolja opcija za primanje izvora je rijeka ili ribnjak. Ako ti objekti nisu u blizini, onda postoji potreba za bušenjem jednog ili više prihvatnih bunara kako bi se osiguralo od prelijevanja.
Na slici je prikazan primjer korištenja jednog izvora kao primitka i zaduženja
Nemoguće je utvrditi hoće li bunar prihvatiti vodu na analitički ili test način. Praksa pokazuje da drenažni bunar može glatko apsorbirati vodu dugi niz godina, a da uopće ne uspije u jednoj sezoni.
Postoje tehnologije koje dopuštaju korištenje jedne bušotine kao zadužnice i one koje primaju, ali ova metoda nije učinkovita - rad će biti popraćen poteškoćama, možda snižavanjem temperature vode, preplavljivanjem i nizom drugih problema.
Sustav uređaja koji koristi spremnik
Odabrani ribnjak treba biti dovoljno dubok da niži slojevi vode ne zamrznu tijekom jakih mraza. U južnim regijama, optimalna dubina će biti oko 1 metar, au sjevernim područjima će biti potreban izvor s dubinom od 3 metra ili više. Također, ribnjak mora biti stabilan - fluktuacije razine vode i njihovo smanjenje su neprihvatljivi.
U rezervoar postoje dva cjevovoda - debit i primanje. Potopna crpka je instalirana u usisnom vodu.
Kao cijevi, preporuča se uporaba modela HDPE, koje karakterizira izdržljivost i pouzdanost. Važno je zaštititi cijevi od smrzavanja, dodatno ih zagrijati i od proboja.
Priprema kuće za ugradnju toplinske pumpe
Za interakciju s toplinskom crpkom, voda-voda u kući mora biti opremljena vodenim sustavom grijanja, predstavljenim u obliku cijevi, radijatorskih baterija. Za bolju izolaciju poda i zidova dopušteno je ugraditi cijevi za grijanje.
Ako se oprema koristi za opskrbu toplom vodom, u kući mora biti prisutan sustav prikupljanja. Za rad pumpe potreban vam je električni priključak s neograničenom snagom.
Bez dodatnih mjera za toplinsku izolaciju kuće (izolacija vani, ugradnja dvokomornih prozora, itd.), Rad toplinske pumpe nema smisla.
Stručnjaci preporučuju dodatno ugradnju svježeg sustava ventilacije s mehanizmom za grijanje zraka. Freon koji se koristi u opremi štetan je za ljude. Ako se u krugu sustava pojave mikroeksplozije, plin će se osloboditi i time istisnuti zrak iz prostorije. Rashladno sredstvo može prouzročiti pogoršanje bolesti pluća, gušenje.
Toplinska pumpa je teška oprema, njezina težina može doseći tonu (ovisi o snazi i veličini), pa je za njezinu ugradnju u nekim slučajevima potrebno izgraditi vlastiti temelj, koji nije povezan s temeljima kućice.
Prije ugradnje opreme potrebno je uzeti u obzir dopuštene dimenzije prostorije, održavati udaljenost do zidova navedenih u putovnici proizvoda.
Dodatna oprema
Izbor dodatne opreme za toplinsku crpku ključan je zadatak, rješenje koje u mnogim aspektima određuje dugoročni vijek trajanja sustava grijanja u cjelini i odsutnost problema u radu.
Potopna pumpa za bunare i bare
Ako se toplinska pumpa u sustavu koristi za dovod tople vode, tada uređaj s malim kapacitetom može smanjiti tlak u slavinama. Snažna crpka riješit će ovaj problem, ali troši više energije. Minimalna dopuštena snaga tijekom rada FGP - 1 kW.
Postoji mnogo različitih modifikacija potopnih crpki. Odabir se vrši prema tri kriterija:
- Količina tekućine koja se koristi za pumpanje (što više vode treba transportirati, veći je kapacitet pumpe).
- Dubina bunara (što je bunar dublji, veći je kapacitet opreme);
- Promjer dobro (tradicionalno preferiraju 4-inčna vratila, jer su stvorili najveći broj crpki, za razliku od 3-inčnog).
Za određivanje dubine bušotine potrebno je osigurati opterećenje na užetu i spustiti ga u rudnik. Vlažni dio užeta pokazivat će punu dubinu bunara, a suhi dio će odrediti udaljenost od početka vode do površine.
Crpka je uronjena u bušotinu do dubine koju je naveo proizvođač uređaja. Obično se u podatkovnom listu navodi koliko metara treba biti između zrcala vode i pumpe, dna generacije i pumpe
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.
Zaključci i koristan video na temu
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. Zainteresirani smo za vaše mišljenje.