Принцип работы теплового насоса «вода–вода»

Июнь 12, 2016, Energylogia Автор , Категория Отопление, Просмотров: 1 276 Нет комментариев

Принцип работы теплового насоса вода–вода это отбор тепловой энергии у воды и направление ее на обогрев здания. В отличие от традиционных обогревателей, данная установка тепло не производит, она отнимает его от холодной среды и перемещает (перекачивает) внутрь дома. Один из видов подобных машин — тепловой насос типа «вода-вода».

Устройство

Принцип работы теплового насоса основан на обратном цикле Карно, простыми словами это холодильник, действующий в обратном направлении.

Машина состоит из следующих основных элементов:

  • теплообменник №1 — испаритель;
  • теплообменник №2 — конденсатор (иначе – конденсор);
  • компрессор спирального типа;
  • расширительный клапан (иначе — дроссельный вентиль);
  • электронный блок управления с комплектом датчиков.
 Долговечные спиральные компрессоры пришли на смену поршневым и винтовым. Давление воздуха в них создается за счет одной спирали, вращающейся внутри другой, статичной.

Первые 4 элемента последовательно соединены между собой в перечисленном порядке металлической трубкой с циркулирующим хладагентом (хладоном). Это вещество называется фреоном и обладает способностью кипеть и испаряться при температуре минус 30—40 °С (при атмосферном давлении).

Согласно технологии к теплообменнику №1 подключается система труб диаметром 32 или 40 мм из полиэтилена марки PE100, наполненная жидкостью — теплоносителем, доставляющей тепло от внешнего источника — грунтовых вод либо водоема. Подключение осуществляется 3 способами:

При большом количестве чистых грунтовых вод с постоянной температурой 8—10 °С они подаются глубинным насосом в испаритель прямо из скважины – колодца, а сбрасываются во второй колодец. Расстояние между ними – не менее 15 м, всасывающий колодец устраивается выше по течению грунтовых вод.

Когда водоносный слой загрязнен, то на участке бурят скважины. Туда опускают зонды из пластиковых труб, наполненные солевым раствором либо антифризом, что служит теплоносителем — посредником. Число скважин определяется расчетом.

Принцип работы теплового насоса вода-вода

  • Контур из труб с теплоносителем погружают в близлежащий водоем, не промерзающий до дна.
  • Теплообменник №2 присоединяется к домовой системе водяного отопления. Рабочий цикл теплового насоса состоит из 4 этапов:
  1. Изотермическое расширение. Фреон, попадающий в испаритель в жидком состоянии, получает тепловую энергию от внешнего источника, отчего закипает и переходит в газообразное состояние.
  2. Адиабатное сжатие. Хладон в виде газа попадает в компрессор, где сжимается с определенным давлением, зависящим от марки фреона.
  3. Изотермическое сжатие. Газ в конденсаторе отдает энергию теплоносителю системы отопления, отчего снова меняет агрегатное состояние на жидкое.
  4. Адиабатное расширение. После прохода дроссельного вентиля давление хладона падает и он готов к следующему циклу.
  • Ключевой элемент системы — компрессор. Газ, испарившийся при + 8—10 °С в первом теплообменнике, самостоятельно не сконденсируется при высокой температуре в помещении. Для этого нужно повысить давление, чем и занимается компрессор.
  • В результате тепловой насос переносит тепло снаружи, прибавляя к нему собственное, выделяемое компрессором и водяными насосами. При этом природная вода охлаждается еще сильнее, а дом — обогревается. Процессами автоматически управляет контроллер, ориентируясь на показания датчиков давления и температуры.

Плюсы и минусы

Главное преимущество теплового насоса данного типа — высокая эффективность.

Затрачивая электроэнергию, питающую компрессор и перекачивающие насосы, установка доставляет в дом количество тепловой энергии, в 3—5 раз превышающее расход электричества.

 Но это не значит, что КПД агрегата составляет 300—500%, как утверждают продавцы оборудования. Холодильная машина просто переносит тепло с КПД, не превышающим 100%. А высокая эффективность достигается за счет процессов испарения и конденсации фреона, при которых поглощается и высвобождается большое количество теплоты за короткое время.

Остальные плюсы установки выглядят следующим образом:достоинства теплового насоса вода-вода

  • независимость от постоянно дорожающих углеводородных энергоносителей;
  • система не требует постоянного внимания и частого обслуживания;
  • тепловой насос способен охлаждать помещения в летнее время, что экономит средства на покупку и монтаж сплит-систем;
  • находящийся рядом водоем позволяет сэкономить на бурении скважин;
  • эффективность работы машины не зависит от перепадов температур окружающей среды.

Слабое место подобных агрегатов высокая цена оборудования и затраты на устройство внешнего контура. Есть и другие, не столь значительные недостатки:

  • оборудование отличается сложностью, его монтаж, настройку и нечастое обслуживание должны проводить обученные специалисты;
  • тепловой насос типа «вода-вода» хорошо работает в тандеме с низкотемпературными системами отопления  теплыми полами либо фанкойлами, нагревающими воздух. Радиаторную систему он может обеспечить теплом лишь в южных регионах, поскольку нагревает воду максимум до 65 °С;
  • при использовании грунтовых вод есть опасность, что источник иссякнет. Это может случиться при снижении уровня вод в результате водоотведения либо природных процессов;
  • погружение первичного контура в водоем теряет смысл, когда последний расположен далеко от дома (100 м и более).

Если исключить высокую стоимость, то прочие недостатки можно предвидеть заранее и подготовиться должным образом.

Эксплуатация

Во время эксплуатации тепловых насосов нужно соблюдать ряд правил. Вот они:тепловой насос для частного дома

  • Так как фреон при утечках вытесняет воздух и вызывает удушье, в помещении с тепловым насосом необходимо предусмотреть приточно-вытяжную вентиляцию.
  • На случай отключения электричества придется приобрести электрогенератор на любом виде топлива. Важно, чтобы его мощности хватало для работы компрессора и насосов, учитывая пусковые токи.
  • Оборудование отличается немалым весом и требует для установки отдельного фундамента. Пример: агрегаты Viessmann весят от 720 до 1400 кг в зависимости от мощности.
  • При монтаже выдержать расстояния до стен и требования к минимальному объему помещения, указанному в паспорте изделия.

Согласно инструкции по эксплуатации тепловых насосов Viessmann, 1 раз в год необходимо проводить осмотр узлов машины и при необходимости выполнять техническое обслуживание. Осмотр заключается в следующем:

  • проверка фреонового контура и пространства под ним на наличие следов машинного масла, свидетельствующих об утечке;
  • осмотр всех соединений на предмет протечек;
  • проверка давления в расширительных баках и контурах;
  • обследование силовой проводки.

Указанные работы производятся мастерами сервисной службы, вызываемых домовладельцем. Самостоятельно проводить детальное обследование не рекомендуется, только визуальный осмотр.

Стоимость

Цена данного теплового оборудования колеблется в довольно широком диапазоне, поспособствовало этому появление на рынке малоизвестных китайских брендов. Отсюда возникло такое распределение по ценовым категориям:

  • Дешевые китайские насосы — от 1800 у. е.
  • Китайские агрегаты средней ценовой категории — от 3300 у. е.
  • Оборудование известных европейских брендов — от 7800 у. е.

Стоимость монтажа теплового насоса определяется индивидуально для каждого проекта после проработки исходных данных и выполнения проектных работ. Ориентировочная цена монтажа теплового насоса мощностью 16 кВт с бурением скважин на рынке  5000 у. е. и более.

Отзывы реальных владельцев

Так как тепловые насосы типа «вода-вода» нельзя отнести к доступным широкому кругу потребителей, то и реальных, а не рекламных отзывов от реальных пользователей довольно мало. Следует учесть и тот момент, что люди, вложившие немалые средства в альтернативный источник тепла, не торопятся делиться негативом по понятным причинам.

Купил и смонтировал в 2011 г. тепловой насос THERMIA DIPLOMAT TWS10 как единственный источник тепла в дом. Позже приобрел электрогенератор GESAN на 5.6 кВт, вполне хватает для запуска ТН с потребляемой мощностью 3 кВт. Правда, у него система плавного пуска электродвигателей (софт – старт) и пусковой ток небольшой. А так нареканий нет никаких.
Есть небольшой цех 260 кв. м., рядом озеро и скважина с водой. Поставил ТН «вода-вода» на 9 кВт, на большее не хватило денег. Тепловой насос обеспечивает половину потребности, остальное дополняется электричеством. Экономия ощутимая, несмотря на то что у нас в Оренбурге отопительный сезон 5 месяцев всего.
С 2012 г. работает ТН, закачивает воду из скважины, расход 1.8 м3/ч, тепловая мощность агрегата 9 кВт. Реальное потребление электричества (считал сам, замеряя по току клещами) 2.3 кВт. Получается, что потребление в 3,9 раз меньше, чем приток тепла в дом, по-моему, здорово.

Встречаются и отрицательные отзывы, они в  основном связаны с неквалифицированным монтажом и настройкой дорогостоящего оборудования. Но человеческий фактор нельзя отнести к недостаткам самих тепловых насосов, ведь общая тенденция в Европе говорит о высокой эффективности и надежности этого теплового оборудования.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *