Како функционише топлотна пумпа вода-вода и направите је сами

Карактеристике опреме

Седамдесетих година у Америци, изузетни проналазач Јуџин Френет показао је свету своју креацију - Френет топлотну пумпу, названу по свом открићу.

Пре свега се истиче чињеницом да ефикасност прелази 100%. Неки верују и 700 и 1000 одсто, али скептици који оперишу са физичким законима их не подржавају - ово је, на крају крајева, претеривање.

Обим Френетт пумпе није ограничен на стамбене просторе. Успешно се користи у производњи.

Својевремено је овај уређај био веома популаран, па су ентузијасти проучавали његово коло, све више и више побољшавајући дизајн топлотне пумпе.

Основни принцип се и даље није променио: творац уређаја је понудио једноставан, али генијалан у својој једноставности проналазак. Све се заснива на ослобађању топлоте услед трења.

Када је први пут представио Френетте топлотну пумпу, шема је била следећа:

• Два цилиндра одличне величине: мањи у већем. Уље између.
• Мали мотор је са једне стране опремљен вентилатором, а са друге - мотором (електромотор).
• Спољно кућиште је подразумевало жлебове за ваздух, а термостат је оптимизовао рад инсталације.

Сада хајде да схватимо како је отприлике функционисала ова јединица, која се по свом дизајну разликује од већине познатих и познатих климатских уређаја.

Ротација малог цилиндра загрева уље. Вентилатор циркулише топли ваздух у просторији.

Упркос чињеници да се овај систем зове топлотна пумпа, Френет машина се поклапа са тачним представљањем овог појма само у улози грејача.

Топлотна пумпа мора да ради на инверзном Карноовом принципу, претварајући низак потенцијал околине у висок потенцијал топлотне енергије. Овде тога нема.

Многи су покушали да трансформишу проналазак, укључујући и самог његовог творца. Стога можете пронаћи различите типове Френетт пумпи.

Структурне разлике од горе наведених нијанси, на пример, могу бити следеће:

Бубањ са цилиндрима је у хоризонталном положају, кроз центар пролази осовина чији крај вири напоље. Нема вентилатора, обично се замењује радијатором или се расхладна течност доводи директно у систем

Важно је осигурати непропусност инсталације. Поглед са два бубња са импелером између њих. Загрејано уље се избацује из радног кола у отвор између ротора и кућишта пумпе, обезбеђујући максималне перформансе.
Нестандардни тип Френетт пумпе, који су развили научници из Хабаровска

Уље је замењено водом, основа је елемент печурке.Пара настала током загревања и кључања креће се кроз канале брзином до 135 метара у минути. Овај дизајн може да постоји без снабдевања енергијом споља. Користи се само у индустријске сврхе.

Загрејано уље се избацује из радног кола у отвор између ротора и кућишта пумпе, обезбеђујући максималне перформансе.
Нестандардни тип Френетт пумпе, који су развили научници из Хабаровска. Уље је замењено водом, основа је елемент печурке. Пара настала током загревања и кључања креће се кроз канале брзином до 135 метара у минути. Овај дизајн може да постоји без снабдевања енергијом споља. Користи се само у индустријске сврхе.

Технологија монтаже топлотне пумпе

Размотрите детаљно шему стварања и склапања:

1. Изводимо прорачун пумпе. То се може урадити помоћу посебног калкулатора који повезује површину загрејаних просторија са снагом система. Генерално, процес прорачуна се одвија на следећи начин: калкулатор користи унете податке (површину ​​​просторија и висину плафона у њима), претвара их у запремину, а на излазу даје препоруке у вези са практичним снага пумпе за овај случај.
2. Избор правог компресора Одмах ћемо навести једну тачку (за „домаће“ мајсторе): компресор у топлотној пумпи се никада не креира ручно, јер ће перформансе система у целини зависити од ефикасности његовог рада, па чак и од најмањег мана ће бити довољна за квар свих структурних елемената пумпе. Најбољу опцију треба изабрати на основу израчунате снаге пумпе: снага компресора треба да буде око 1/3 могућег преноса топлоте пумпе.
3. Дизајн испаривача.Овај процес је прилично једноставан ако га схватите озбиљно и будете пажљиви док радите. Дакле, као овај елемент, можете користити полимерни резервоар са поклопцем. Дуж унутрашње површине резервоара повлачи се бакарни калем, чија дужина и пречник морају бити унапред одређени. Прво израчунавамо површину цеви користећи формулу П = М / 0,8ΔТ. М је снага пумпе, а ΔТ је температурна разлика. Добијена вредност је сразмерна површини од једног линеарног метра цеви. Правилно савијену цев положимо у резервоар, доводећи крајеве одозго и одоздо. Затим монтирамо два излаза (металне арматуре). На њих причвршћујемо два црева: на врху - притисак, на дну - излаз (за одвод воде).
4. Сада можете започети процес састављања кондензатора. Иначе, он је скоро идентичан процесу склапања испаривача, са једином разликом што се уместо полимерног резервоара користи контејнер од нерђајућег челика, а кроз саму конструкцију ће циркулисати већ загрејана расхладна течност.
5. Последња, али не мање важна фаза је монтажа свих структурних елемената заједно. Дакле, пре свега, компресор се монтира на припремљену платформу / темељ. Затим је горњи излаз кондензатора повезан са његовом испусном граном, а доњи излаз кондензатора је причвршћен за излаз испаривача. За то се користи бакарна цев, чији пречник мора одговарати пречнику намотаја уграђених унутар структурних елемената система. Остаје да повежете горњи излаз испаривача са млазницом усисног компресора. Сада можете напунити расхладну течност.

Ово завршава наше разматрање карактеристика топлотне пумпе вода-вода и технологије за њено инсталирање сопственим рукама.Будите изузетно опрезни када обављате све радове. Срећно!

Топлотна пумпа ваздух-вода

Инсталација и рад топлотне пумпе ВАЗДУХ-ВОДА

Ваздух као извор нискотемпературне топлотне енергије

Теоретски, ваздух се може користити као извор топлотне енергије ниске температуре, без обзира на његову температуру. У пракси, топлотне пумпе ваздух-вода су ефикасне на температури ваздуха од најмање -15 Ц. До данас у продаји већ постоје пумпе које раде на температури од -25 Ц, али до сада је њихова цена превисока. , што ову врсту опреме за топлотну технику чини недоступном општем потрошачу.

У свом најпримитивнијем облику, топлотна пумпа ваздух-вода се може сматрати клима уређајем који се користи за хлађење околине и избацивање "вишка" топлоте у загрејану просторију.

Истовремено, топлотна пумпа ваздух-вода не захтева копање јама или бушење бунара, полагање цевовода дуж дна резервоара или инсталирање вертикалних колектора неопходних за омогућавање топлотних пумпи вода-вода или земља-вода. оперисати. Једноставан је за руковање и истовремено вам омогућава да добијете јефтину топлоту за грејање вашег дома.

Као и системи за климатизацију, топлотне пумпе овог типа могу се направити према 2 схеме распореда:

• У облику сплит система који се састоји од 2 блока повезана комуникацијама
• у облику моноблока

По правилу, моноблок је један уређај састављен у једном кућишту и инсталиран унутар или изван куће. За уградњу у затвореном простору потребно је обезбедити слободан канал за довод ваздуха.Истовремено, пожељна је инсталација на отвореном: омогућава вам да померите компресор као извор буке ван просторије.

До данас, многи произвођачи производе топлотне пумпе ваздух-вода у облику моноблокова. Погодан је и практичан, омогућава вам да слободно померате пумпу и инсталирате је без компликоване инсталације и повезивања. Једини недостатак је мала снага пумпи овог типа: од 3 до 16 кВ.

Сплит систем је подељен на два блока, од којих један укључује кондензатор и систем аутоматског управљања. Инсталира се у затвореном простору. Друга (спољна) јединица укључује компресор. Његова економска изводљивост уградње топлотних пумпи ваздух-вода

Топлотне пумпе ваздух-вода су ефикасне на позитивним спољашњим температурама. Они су нашли широку примену у јужним регионима наше земље: на Кубану, у Ставропољској територији итд. где су јаки мразеви ретки, а зими температура ретко пада испод нуле.

То уопште не значи да се у другим регионима наше земље, са тежим климатским условима, топлотне пумпе овог типа не могу користити. Нимало. Само што се ефикасност пумпе ваздух-вода смањује како температура ваздуха пада, заједно са повећањем трошкова електричне енергије потребне за рад пумпе.

Стога, сврсисходност рада топлотне пумпе на негативној температури ваздуха, као и избор опреме у складу са потребном снагом, треба да спроводе квалификовани инжењери грејања.

До данас, најбоља опција је коришћење топлотне пумпе ваздух-вода за грејање и снабдевање топлом водом на позитивним температурама околине и укључивање бојлера или другог извора топлотне енергије када наступи мраз.

Још један услов за коришћење топлотне пумпе за грејање куће је висока топлотна ефикасност зграде, одсуство топлотних губитака у њој повезаних са неквалитетном топлотном изолацијом и промајем.

Који је принцип рада топлотне пумпе?

Овај систем се састоји од топлотне пумпе, уређаја за унос и дистрибуцију топлоте. Приликом креирања унутрашњег кола топлотне пумпе користе се компресор, испаривач, пригушни вентил и кондензатор. Струја је потребна само за рад компресора.

Развој принципа рада уређаја направљен је у 19. веку. Већ тада је назван "Карноов циклус". Рад пумпе је следећи:

• у колектор се доводи смеша против смрзавања, која може бити вода са алкохолом, раствор соли или мешавина гликола. Његов задатак је да апсорбује топлотну енергију са накнадним транспортом до пумпе;
• у испаривачу енергија прелази на расхладно средство, због чега овај почиње да кључа, претварајући се у пару;
• као резултат повећања притиска компресора, температура расте;
• кроз кондензатор, сва топлотна енергија се преноси на носач топлоте система грејања који се налази унутар куће, док се расхладно средство, хлађење, претвара у течно стање и враћа се у колектор.

За и против

Инсталирање пумпе и њено повезивање са системом грејања има низ предности:

• Аутономија - од централизованог елемента, вреди истаћи само прикључак на мрежу.
• Значајне уштеде на скупим носиоцима енергије, користе се за грејање и могу смањити финансијске трошкове за комуналне услуге. Од 1 кВ електричне енергије, уређај производи од 3 до 7 кВ топлоте - ово су највиши коефицијенти међу котловима који раде на различитим врстама горива.
• Безбедност животне средине - опрема не штети ни животној средини ни здрављу становника.
• Отпорност на ватру и незапаљивост елемената. Таква пумпа се не прегрева, не гори и не емитује угљен моноксид.

• Опрема може охладити или повећати температуру у просторији, стварајући потребну микроклиму у просторији. Погодан је за употребу и зими и лети.
• Дуг радни век - у просеку систем може да траје 40-50 година, а уз правилну уградњу и удобне услове рада, радни век се продужава за још неколико година.
• Тишина током рада - систем се контролише аутоматски, што је веома згодно.
• За уградњу пумпе није потребна дозвола, као, на пример, уградња гасне опреме. Можете купити и инсталирати било који модел уређаја у било ком тренутку, без одласка у разне органе и без чекања на дозволу.

Али као и сва опрема, такве пумпе имају недостатке:

• Набавка и инсталација уређаја је прилично скупа, а не могу сви то приуштити. Поврат опреме зависи од интензитета њене употребе. Али чак иу најбољем случају, куповина ће се исплатити за најмање 5 година.
• За уградњу је потребно потражити помоћ од специјалиста, потребна вам је опрема за бушење и друга опрема за уређење геотермалне пумпе са вертикалним кругом дубине до 200 м. Можете је сами инсталирати ако имате одговарајућа знања и алате.
• У регионима где је температура зими испод -15 степени, треба користити други извор топлоте. На пример, бивалентни систем грејања, где уређај загрева просторију док је напољу -20 степени. Када не обавља своје задатке, укључује се електрични грејач или гасни котао.

Циркулационе пумпе су тражене међу власницима кућа и компанијама које се налазе у ниским зградама. Ови уређаји су добили само позитивне критике.

Употреба топлотних пумпи за грејање дома је, пре свега, значајна финансијска уштеда. Најефикаснији систем грејања је заснован на топлотној пумпи из земље. Сваког месеца трошак је много мањи од цене грејања на гас или пелет. Уградњом топлотне пумпе корисник добија и климатизацију и ефикасно грејање куће у једном дизајну. Неки модели се могу контролисати на даљину, на пример, помоћу паметног телефона преко Интернета или помоћу термостата који се налази у кући. А уградњом соларних колектора или батерија, систем можете учинити потпуно аутономним, и уопште нећете бринути о повећању цене енергије.

Главни типови геотермалних топлотних пумпи

Укупно постоје четири врсте специјализованих колектора који снабдевају топлотном енергијом. Ови укључују:

• Хоризонталне топлотне пумпе које се налазе на дубини од око један и по метар - тачно на нивоу који лежи дубље од смрзавања тла. Ова опција је пожељна за стамбене објекте.
• Вертикалне топлотне пумпе, смештене у посебним бунарима дубине од око сто и по метара. Ова одлука постаје релевантна у случају када једноставно не постоји територија за хоризонтално постављање контуре.
• Пумпе за подземну воду укључују циркулацију воде кроз систем топлотне пумпе из извора земље, који делује као радни флуид за размену топлоте. Након што прође дуж целе контуре, последња фаза је њен сигуран повратак на земљу.
• Топлотне пумпе са извором воде су најатрактивнија опција у погледу трошкова. Могу се налазити у било којој води, чија је дубина смрзавања већа од дубине полагања опреме. Такође, током процеса уградње потребно је поштовати постојеће захтеве за запремину воде у резервоару и његову величину.

До данас се све четири врсте колектора користе прилично активно, бирају се на основу услова рада и могућности корисника - карактеристика зграде, буџета итд.

Препоручена опрема

Избор типа топлотне пумпе

Главни индикатор овог система грејања је снага. Пре свега, финансијски трошкови за куповину опреме и избор једног или другог извора топлоте ниске температуре зависиће од снаге. Што је већа снага система топлотне пумпе, то је већа цена компоненти.

Пре свега, ово се односи на снагу компресора, дубину бунара за геотермалне сонде или подручје за смештај хоризонталног колектора. Тачни термодинамички прорачуни су нека врста гаранције да ће систем радити ефикасно.

Ако постоји резервоар у близини личног простора, најисплативији и најпродуктивнији избор ће бити топлотна пумпа вода-вода

Коришћење топлоте земље, напротив, подразумева велики број радова повезаних са ископавањем. Системи који користе воду као топлоту ниског степена сматрају се најефикаснијим.

Уређај топлотне пумпе која извлачи топлотну енергију из земље подразумева импресивну количину земљаних радова. Колектор се поставља испод нивоа сезонског смрзавања

Постоје два начина коришћења топлотне енергије тла. Први укључује бушење бунара пречника 100-168 мм. Дубина таквих бунара, у зависности од параметара система, може да достигне 100 м или више.

У ове бунаре се постављају посебне сонде. Други метод користи колектор цеви. Такав колектор је постављен под земљом у хоризонталној равни. Ова опција захтева прилично велику површину.

Изградња за унос топлотне енергије са једним дубоким бунаром може испасти мало јефтинија од копања јаме

Али значајан плус лежи у значајној уштеди простора, што је важно за власнике малих парцела. У случају присуства високог хоризонта подземне воде на локацији, измењивачи топлоте се могу распоредити у два бунара који се налазе на удаљености од око 15 м један од другог.У случају присуства високог хоризонта подземне воде на локацији, измењивачи топлоте се могу поставити у два бунара који се налазе на удаљености од око 15 м један од другог.

У случају присуства високог хоризонта подземне воде на локацији, измењивачи топлоте се могу распоредити у два бунара који се налазе на удаљености од око 15 м један од другог.

Екстракција топлотне енергије у таквим системима пумпањем подземне воде у затвореном кругу, чији се делови налазе у бунарима. Такав систем захтева уградњу филтера и периодично чишћење измењивача топлоте.

Најједноставнија и најјефтинија шема топлотне пумпе заснива се на извлачењу топлотне енергије из ваздуха. Када је постао основа за изградњу фрижидера, касније су се по његовим принципима развијали клима уређаји.

Најједноставнији систем топлотне пумпе добија енергију из ваздушне масе. Лети је укључен у грејање, зими у климатизацију. Недостатак система је што је, у независној верзији, јединица са недовољном снагом

Ефикасност различитих врста ове опреме није иста. Пумпе које користе ваздух имају најниже перформансе. Поред тога, ови индикатори директно зависе од временских услова.

Млеве врсте топлотних пумпи имају стабилне перформансе. Коефицијент ефикасности ових система варира у границама од 2,8 -3,3. Системи вода-вода су најефикаснији. Ово је првенствено због стабилности температуре извора.

Главни параметар који карактерише ефикасност топлотне пумпе је њен фактор конверзије.Што је фактор конверзије већи, то је топлотна пумпа ефикаснија.

Фактор конверзије топлотне пумпе се изражава кроз однос топлотног тока и електричне енергије утрошене на рад компресора

Избор типа топлотне пумпе

Главни индикатор овог система грејања је снага. Пре свега, финансијски трошкови за куповину опреме и избор једног или другог извора топлоте ниске температуре зависиће од снаге. Што је већа снага система топлотне пумпе, то је већа цена компоненти.

Пре свега, ово се односи на снагу компресора, дубину бунара за геотермалне сонде или подручје за смештај хоризонталног колектора. Тачни термодинамички прорачуни су нека врста гаранције да ће систем радити ефикасно.

Ако постоји резервоар у близини личног простора, најисплативији и најпродуктивнији избор ће бити топлотна пумпа вода-вода

Прво морате проучити подручје које је планирано за уградњу пумпе. Идеално стање би било присуство резервоара на овом подручју. Коришћење опције вода-вода ће значајно смањити количину ископавања.

Коришћење топлоте земље, напротив, подразумева велики број радова повезаних са ископавањем. Системи који користе воду као топлоту ниског степена сматрају се најефикаснијим.

Уређај топлотне пумпе која извлачи топлотну енергију из земље подразумева импресивну количину земљаних радова. Колектор се поставља испод нивоа сезонског смрзавања

Постоје два начина коришћења топлотне енергије тла.Први укључује бушење бунара пречника 100-168 мм. Дубина таквих бунара, у зависности од параметара система, може да достигне 100 м или више.

У ове бунаре се постављају посебне сонде. Други метод користи колектор цеви. Такав колектор је постављен под земљом у хоризонталној равни. Ова опција захтева прилично велику површину.

За полагање колектора, подручја са влажним земљиштем сматрају се идеалним. Наравно, бушење бунара коштаће више од хоризонталног резервоара. Међутим, нема сваки сајт слободан простор. За један кВ снаге топлотне пумпе потребно је од 30 до 50 м² површине.

Изградња за унос топлотне енергије са једним дубоким бунаром може испасти мало јефтинија од копања јаме

Али значајан плус лежи у значајној уштеди простора, што је важно за власнике малих парцела. У случају присуства високог хоризонта подземне воде на локацији, измењивачи топлоте се могу поставити у два бунара који се налазе на удаљености од око 15 м један од другог.

У случају присуства високог хоризонта подземне воде на локацији, измењивачи топлоте се могу распоредити у два бунара који се налазе на удаљености од око 15 м један од другог.

Екстракција топлотне енергије у таквим системима пумпањем подземне воде у затвореном кругу, чији се делови налазе у бунарима. Такав систем захтева уградњу филтера и периодично чишћење измењивача топлоте.

Најједноставнија и најјефтинија шема топлотне пумпе заснива се на извлачењу топлотне енергије из ваздуха. Када је постао основа за изградњу фрижидера, касније су се по његовим принципима развијали клима уређаји.

Најједноставнији систем топлотне пумпе добија енергију из ваздушне масе. Лети је укључен у грејање, зими у климатизацију. Недостатак система је што је, у независној верзији, јединица са недовољном снагом

Ефикасност различитих врста ове опреме није иста. Пумпе које користе ваздух имају најниже перформансе. Поред тога, ови индикатори директно зависе од временских услова.

Млеве врсте топлотних пумпи имају стабилне перформансе. Коефицијент ефикасности ових система варира у границама од 2,8 -3,3. Системи вода-вода су најефикаснији. Ово је првенствено због стабилности температуре извора.

Треба напоменути да што се колектор пумпе дубље налази у резервоару, то ће температура бити стабилнија. За добијање снаге система од 10 кВ потребно је око 300 метара цевовода.

Главни параметар који карактерише ефикасност топлотне пумпе је њен фактор конверзије. Што је фактор конверзије већи, то је топлотна пумпа ефикаснија.

Фактор конверзије топлотне пумпе се изражава кроз однос топлотног тока и електричне енергије утрошене на рад компресора

Употреба топлотних пумпи у руској клими

Након што сте се упознали са горњим описима различитих типова топлотних пумпи, лако можете одговорити на питање која је пумпа најпогоднија за рад у руској клими.

Ваздушне топлотне пумпе су погодне за употребу само у ограниченом броју региона наше земље - где температура ваздуха зими скоро никада не пада испод нуле.Наравно, становници Сибира, Далеког истока, севера европског дела Русије не би требало ни да размишљају о ваздушним топлотним пумпама.

Постоје многа ограничења за примену топлотних пумпи са извором воде. О некима од њих смо већ говорили, остаје да поменемо још једну. Више од половине територије наше земље налази се у зони пермафроста. Чак и ако је неки становник Источног Сибира или севера Далеког истока „срећни“ и у његовом крају постоје подземне воде које нису превише дубоке, свеједно је ова подземна вода у облику леда, што значи да није погодан за употребу у систему грејања .

Дакле, већина наших сународника мора да се ослони на једину добитну опцију - топлотну пумпу из земље. Истовремено, у условима руске климе, пумпа је погоднија не са хоризонталним колектором, већ са геотермалном сондом, која омогућава постизање дубине где је температура тла стабилнија.