Water-water-warmtepomp: apparaat, werkingsprincipe, regels voor het regelen van verwarming op basis daarvan

Voor het verwarmen en leveren van warm water aan particuliere woningen is het raadzaam een ​​water-water-warmtepomp te gebruiken die wordt aangedreven door natuurlijke bronnen: grondwater, rivieren, reservoirs, enz. Het systeem is absoluut veilig voor het milieu en vereist geen reguliere kosten voor verbruiksartikelen, daarom wordt er steeds meer vraag naar.

We zullen het hebben over opties voor een warmtepomp die ecologische energie uit water gebruikt om deze over te dragen naar verwarmingssystemen voor huishoudens. Voor nieuwsgierige thuisvakmensen hebben we de werkingsprincipes van populaire apparaatopties en bouwtechnologie beschreven. Hier leest u welke apparatuur nodig is om het systeem te laten werken.

Werkingsprincipe van een water-water-warmtepomp

De warmtepomp belichaamt het principe van de Carnot-cyclus.Het ligt in het feit dat een stof die door een gesloten systeem beweegt en zijn aggregatietoestand verandert van vloeibaar naar gasvormig onder invloed van chemische, fysische of thermische factoren, een enorme hoeveelheid thermische energie vrijgeeft en absorbeert.

De werkstof is een thermische drager: water uit een put of reservoir.

Zelfs in de winter behouden natuurlijke bronnen op een bepaalde diepte een positieve temperatuur, zodat er het hele jaar door thermische energie uit kan worden gehaald. Het enige nadeel van de installatie is het hoge stroomverbruik en de noodzaak om extra apparatuur aan te schaffen.

Het diagram toont het circulatiepad van water en koelmiddel. Met het systeem kunt u thermische energie ontvangen, ongeacht het seizoen

De belangrijkste elementen van een water-water-warmtepomp:

• compressor;
• verdamper;
• condensator;
• expansie-inductieklep;
• automatisch systeem dat indicatoren bewaakt;
• meerdere lijnen koperen leidingen;
• werkstof (koelmiddel).

Met behulp van een speciale pomp stroomt water door buizen van de bron naar de verwarmingseenheid, waarna het in wisselwerking staat met gas (freon), dat kookt bij een temperatuur van +2-3 graden. Freon absorbeert een deel van de warmte uit het water en wordt in de compressor gezogen, waar de temperatuur tijdens de compressie stijgt.

Warmtepompapparatuur neemt veel ruimte in beslag, maar biedt de mogelijkheid om van de afhankelijkheid van nutsvoorzieningen af ​​te komen

Vervolgens komt het koelmiddel de condensor binnen, waarna de hete substantie het water verwarmt tot een bepaalde temperatuur (van +40 tot +80 graden), dat door de leidingen van het verwarmingssysteem wordt getransporteerd.

Gekoeld water komt de verdamper binnen en wordt vervolgens afgevoerd naar de opvangput.Nadat het door de condensor is gegaan, wordt het koelmiddel vloeibaar en verzamelt het zich op de bodem van het element, waarna het via de gasklep terugkeert naar de oorspronkelijke locatie. Dan herhaalt de cyclus zich.

Waar moet je op letten bij het regelen van dergelijke verwarming?

Er zijn een groot aantal verschillende aanpassingen aan warmtepompen die zijn ontworpen voor gebouwen van elk doel en elke grootte, en die ook onder verschillende omstandigheden kunnen werken. De apparatuur is bedoeld voor het verwarmen van huizen met een totale oppervlakte van 50 tot 150 vierkante meter.

Richtlijn nr. 1 - waterhardheid

De waterkwaliteit van een put of reservoir speelt een belangrijke rol bij de keuze van apparatuur. Niet alle modellen kunnen werken met hard water dat grote hoeveelheden mangaan en ijzer bevat.

Een hoge concentratie van deze elementen is schadelijk voor het systeem - er vormt zich sneller corrosie op de leidingen, wat leidt tot een afname van de efficiëntie van de apparatuur en de levensduur ervan.

Neem daarom voordat u een warmtepomp aanschaft watermonster en analyseer het op de aanwezigheid van deze en andere sporenelementen - waterstofsulfide, ammoniak, chloor, enz. Als de temperatuur in de vijver hoger is dan +13 graden, is de kans meestal groot dat er veel ijzer- en mangaanionen in het water zitten.

Bij de keuze van de water/water-warmtepomp wordt dus rekening gehouden met de waterhardheid. Er zijn systemen waarvan de elementen maximaal worden beschermd tegen corrosie, maar deze zijn duurder.

Richtlijn nr. 2 - bedrijfsmodus

De warmtepomp kan worden gebruikt als enige warmtebron of in combinatie met andere systemen. Voordat u een model kiest, is het daarom belangrijk om te bepalen in welke modus het apparaat zal werken.

Er zijn twee soorten systeembediening:

• Monovalent. De apparaten hebben een groot vermogen en zijn geschikt voor het verwarmen van een woning.
• Bivalent. Minder efficiënte apparaten vormen een aanvulling op de belangrijkste verwarmingsapparatuur.

Om een ​​autonoom systeem met een hoofdwater-water-verwarmingseenheid te bouwen, hebt u een monovalent type nodig.

Richtlijn nr. 3 - pompvermogen

Vermogen is een belangrijke indicator bij het kiezen van een warmtepomp, omdat de prestaties van het systeem ervan afhangen. Hoe hoger het vermogen, hoe hoger de efficiëntie van de apparatuur, maar hoe hoger het energieverbruik.

De prestaties van de water-water-warmtepomp worden geselecteerd op basis van de werkelijke behoeften

Als u een apparaat met onvoldoende vermogen kiest, zal het rendement van het systeem afnemen als het warmteverlies in huis groter is dan de hoeveelheid energie die door het systeem wordt geleverd.De warmtepomp kan de klok rond werken, maar heeft geen effect vanwege de daling van de watertemperatuur.

Wanneer het warmteverlies van een gebouw lager is dan de warmteoverdracht van het systeem, start de pomp meestal automatisch gedurende enkele minuten, verwarmt het water tot de ingestelde temperatuur en transporteert het door het systeem. Vervolgens wordt hij uitgeschakeld totdat de temperatuur een paar graden daalt. Dan herhaalt de cyclus zich.

Richtlijn nr. 4 - functionaliteit van een specifiek model

Warmtepompen kunnen extra functies hebben, dit zijn:

• Een automatisch controlesysteem waarmee u het microklimaat van de kamer naar uw smaak kunt aanpassen. De bediening wordt meestal uitgevoerd met behulp van een afstandsbediening.
• Waterverwarmingsfunctie voor warmwatervoorziening.
• Geluiddichte behuizing.
• Mogelijkheid tot aansluiting op andere verwarmingssystemen, zonnecollectoren, waardoor de verwarmingsapparatuur volledig autonoom wordt.

De levensduur van water-water-warmtepompen bedraagt ​​doorgaans meer dan 30 jaar.

Even belangrijk bij het kiezen van apparatuur zijn de kosten van installatie en montage.

Berekening van het benodigde warmtepompvermogen

Voordat u een systeem aanschaft, is het belangrijk om eerst een project op te stellen en het benodigde apparatuurvermogen te berekenen. De productiviteit wordt berekend rekening houdend met de werkelijke behoefte aan thermische energie. Er wordt rekening gehouden met het warmteverbruik, het warmteverlies in huis en de aan- of afwezigheid van een circuit SWW.

Berekeningsalgoritme:

1. We berekenen de totale oppervlakte van verwarmde gebouwen.
2. Wij bepalen de benodigde hoeveelheid energie voor verwarming. De optimale indicator per vierkante meter is 0,07 kW.
3. Om een ​​huis van N vierkante meter te verwarmen, heb je N*0,07 kW nodig.
4. Voor SWW er wordt nog eens 15-20% toegevoegd aan het resulterende getal, dat wil zeggen N*0,07*0,85 of N*0,07*0,80.

Deze berekening zal optimaal zijn voor ruimtes met plafonds van maximaal 2,7 m. Nauwkeurigere berekeningen zullen door specialisten worden gemaakt tijdens de voorbereiding van het project.

Voorbereidende werkzaamheden vóór gebruik

De voorbereiding voor montage, aansluiting en inbedrijfstelling van een warmtepomp uit de water-water-serie omvat een aantal standaardstappen, waar we later kennis mee zullen maken.

Het kiezen van de optimale waterbron

Opgemerkt moet worden dat niet elke open source of waterput geschikt voor ononderbroken werking van de warmtepomp. De waterkwaliteit speelt een belangrijke rol, maar filters kunnen het vervuilingsprobleem helpen oplossen.

Het is toegestaan ​​om een ​​reservoir of vijver te gebruiken die zich binnen een straal van 100 meter van het gebouw bevindt. Als een dergelijke bron niet bestaat, ontstaat de noodzaak om putten te boren.

De keuze van de bron voor een warmtepomp moet gebaseerd zijn op gebruiksgemak en gebruikskosten. Als er een open reservoir in de buurt is, is het verstandiger om dit te gebruiken

Het gedrag van een open bron is voorspelbaarder dan grondwater, dus indien mogelijk is het beter om de voorkeur te geven aan reservoirs.

Installatie van een thermisch systeem met behulp van een put

Om een ​​systeem met een warmtepomp te installeren, heb je twee putten nodig. Een van de putten wordt meestal debet genoemd. Hierin wordt een speciale pomp ondergedompeld, met behulp waarvan water wordt afgenomen voor daaropvolgende verwerking in het systeem. De tweede put is een ontvangstput. Gekoeld water wordt erin afgevoerd.

De afvoer- en aanvoerputten moeten minimaal 15 meter uit elkaar liggen.

De diepte van de debetput mag niet groter zijn dan 50 meter. Hoe dieper de waterbron is, hoe krachtiger de pomp die nodig is om deze te voeden, waardoor de hoeveelheid verbruikte energie zal toenemen.

Bouw van een debetput

Voordat u een debet goed gaat gebruiken, is het belangrijk om erachter te komen hoeveel water het kan produceren en hoeveel vloeistof er nodig is om de hele kamer van warmte te voorzien. Hoe hoger de watertemperatuur, hoe minder er nodig is voor verwarming.

Het is belangrijk om het volume vooraf te berekenen V, die binnen een uur uit de put moet worden gepompt om de kamer te verwarmen. Laten we zeggen dat er een pomp is waarvan de warmteafgifte gelijk is aan een bepaald getal Q kW en stroomverbruik - tot op het getal P kW. U moet ook de temperatuur van het grondwater weten (t1) en hun temperatuur erna temperatuur uitwisseling (t2).

Dan ziet de formule voor het berekenen van het volume van de benodigde hoeveelheid water per uur er als volgt uit:

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

Het is analytisch onmogelijk om het vermogen van een debetput om het vereiste volume water te produceren te bepalen, dus wordt het getest. Gedurende 3 dagen pompt de pomp onafgebroken water uit de put. Op deze manier wordt ook de ontvangstput gecontroleerd op zijn vermogen om onder hoge belasting de benodigde hoeveelheid water te ontvangen.

Het is belangrijk om te begrijpen dat grondwater zich onvoorspelbaar gedraagt, waardoor de hoeveelheid water uit een put in de loop van de tijd kleiner kan worden. In de lente is er bijvoorbeeld sprake van hoogwater, maar in de winter neemt het water juist af. Als er niet genoeg water in de put zit, wordt het systeem automatisch uitgeschakeld en vindt er geen verwarming plaats.

Kenmerken van de ontvangstput

De ontvangstbuisput bevindt zich stroomafwaarts van het grondwater. Het is analytisch onmogelijk om te bepalen in welke richting het water beweegt. Daarom wordt in de praktijk een willekeurige put geselecteerd als debetput en daarin gelanceerd onderdompelbaar pomp.

Als het waterniveau niet daalt tijdens de werking van het systeem, is de keuze correct gemaakt.Als het niveau is gedaald en de watertemperatuur is gedaald, is het noodzakelijk om de posities van de putten te veranderen - te verplaatsen onderdompelbaar pomp in een ander gat.

De afvoerleiding naar de opvangput moet enkele centimeters in water worden ondergedompeld, zonder de bodem te bereiken. Als u afvalvloeistof van bovenaf dumpt, leidt dit tot wateroverlast. Het kan zijn dat de buisput geen water meer ontvangt en verstopt raakt.

Het resultaat dreigt overstroming en in de winter mogelijke ijsvorming. De beste opties voor een ontvangende bron zijn een rivier of vijver. Als deze objecten niet in de buurt zijn, is het nodig om één of meer opvangputten te boren om overstroming te voorkomen.

De figuur toont een voorbeeld van het gebruik van één put als ontvangst- en debetput

Het is onmogelijk om erachter te komen of een put water zal ontvangen, hetzij analytisch, hetzij door testen. De praktijk leert dat een drainput jarenlang ononderbroken water kan opnemen, of in één seizoen volledig kan uitvallen.

Er zijn technologieën waarmee je één put als debet- en ontvangstput kunt gebruiken, maar deze methode is niet effectief - de werking zal gepaard gaan met moeilijkheden, een verlaging van de watertemperatuur, wateroverlast en een aantal andere problemen zijn mogelijk.

Ontwerp van een systeem met behulp van een reservoir

De gekozen vijver moet diep genoeg zijn zodat de onderste waterlagen bij strenge vorst niet bevriezen. In de zuidelijke regio's zal de optimale diepte ongeveer 1 meter zijn, in de noordelijke regio's zal een bron met een diepte van 3 meter nodig zijn. Ook moet de vijver stabiel zijn - schommelingen in het waterpeil en de daling ervan zijn onaanvaardbaar.

Er zijn twee pijpleidingen naar het reservoir: debet en ontvangst.In de ontvangstruimte is een dompelpomp geïnstalleerd

Het wordt aanbevolen om modellen te gebruiken die zijn gemaakt van HDPE, gekenmerkt door duurzaamheid en betrouwbaarheid. Het is belangrijk om leidingen te beschermen tegen bevriezing door ze extra te isoleren, en tegen doorbraken.

Uw woning voorbereiden op een warmtepompinstallatie

Om te kunnen communiceren met een water-water-warmtepomp, moet het huis worden uitgerust met een verwarmingssysteem op waterbasis, gepresenteerd in de vorm van leidingen en radiatorbatterijen. Voor een betere isolatie is het ook toegestaan ​​om verwarmingsbuizen in de vloer en muren te installeren.

Als de apparatuur wordt gebruikt om warm water te leveren, moet het huis over een opvangsysteem beschikken. Om de pomp te kunnen gebruiken, moet u aangesloten zijn op een elektrisch netwerk met onbeperkt vermogen.

Zonder aanvullende maatregelen voor thermische isolatie van het huis (isolatie van buitenaf, installatie van dubbele kamerramen, etc.) heeft het bedienen van een warmtepomp geen zin.

Experts raden aan om extra te installeren ventilatiesysteem voorzien met een luchtverwarmingsmechanisme. De freon die in de apparatuur wordt gebruikt, is schadelijk voor de mens. Als er in het systeemcircuit zijn microfracturen, zal het gas vrijkomen en daardoor de lucht uit de kamer verdringen. Het koelmiddel kan bij mensen longziekten en astma-aanvallen verergeren.

Een warmtepomp is een zwaar apparaat, het gewicht kan een ton bereiken (afhankelijk van het vermogen en de grootte), dus in sommige gevallen vereist de installatie ervan een eigen fundering, die niet is verbonden met de fundering van het huisje.

Voordat u de apparatuur installeert, moet u rekening houden met de toegestane afmetingen van de kamer en de afstand tot de muren aanhouden die zijn gespecificeerd in het productpaspoort.

Optionele uitrusting

Keuze extra apparatuur voor warmtepomp - een verantwoordelijke taak, waarvan de oplossing grotendeels de levensduur van het verwarmingssysteem als geheel op lange termijn en de afwezigheid van bedrijfsproblemen bepaalt.

Onderdompelbaar pomp voor putten en reservoirs

Als het systeem een ​​warmtepomp gebruikt om warm water te leveren, kan een apparaat met een laag vermogen de druk in de kranen verlagen. Een krachtige pomp lost dit probleem op, maar verbruikt meer energie. Minimaal toelaatbaar vermogen tijdens bedrijf FGP — 1 kW.

Er zijn veel verschillende wijzigingen onderdompelbaar pompen De keuze wordt gemaakt rekening houdend met drie criteria, deze zijn:

• Vloeibare hoeveelheidgebruikt voor het pompen (hoe meer water getransporteerd moet worden, hoe hoger het pompvermogen moet zijn).
• Wel diepte (hoe dieper de put, hoe groter de kracht van de apparatuur zou moeten zijn);
• Diameter van de put (traditioneel hebben 4-inch assen de voorkeur omdat ze het grootste aantal pompen hebben, in tegenstelling tot 3-inch-schachten).

Om de diepte van de put te bepalen, is het noodzakelijk om een ​​gewicht aan een touw te bevestigen en dit in de schacht te laten zakken. Het natte deel van het touw geeft de volledige diepte van de put aan, het droge deel bepaalt de afstand vanaf het begin van het water tot het oppervlak.

De pomp wordt in het boorgat ondergedompeld tot een diepte die is gespecificeerd door de fabrikant van het apparaat. Meestal geeft het technisch paspoort aan hoeveel meter er tussen het wateroppervlak en de pomp, de bodem van de uitgraving en de pomp moet zitten

Zowel universele pompen als apparatuur die specifiek voor putten is ontworpen, kunnen geschikt zijn voor mijnen. Als de mijn door professionals is ontwikkeld, is deze minder verstopt met zand, zodat je veilig een universele pomp kunt gebruiken.

Pompen die speciaal voor putten zijn ontworpen, zijn duurder, maar kunnen goed overweg met zand en vuil en raken minder verstopt. Universele exemplaren zijn gevoelig voor een hoog organisch gehalte, ze moeten regelmatig van vuil worden ontdaan, waardoor hun levensduur wordt verkort.

De voorkeur gaat uit naar pompen met automatisering, want als de motor oververhit raakt, er sprake is van overmatige verstopping of er geen water in de put zit, worden deze vanzelf uitgeschakeld, waardoor de motor niet oververhit raakt en uitvalt.

Op basis van het werkingsprincipe zijn er 2 typen onderdompelbaar pompen:

• Centrifugaal.
• Trillend.

Voor werkzaamheden in putten die water in kalksteen produceren, verdienen centrifugale diepe modellen de voorkeur. Ze zijn gevoelig voor water met zandkorrels en kleisuspensie.

Als de warmtepomp wordt aangesloten op een open reservoir, is het beter om oppervlaktepompapparatuur te gebruiken die is ontworpen voor het verpompen van vuil water, of een goedkoop trilapparaat.

Tussenwarmtewisselaar met warmtepomp

Bij warmtepompen wordt de freon mogelijk niet goed genoeg gekoeld tijdens de circulatie, waardoor de compressor oververhit raakt als gevolg van te hoge afvoertemperaturen. Daarom is het belangrijk om de koeling van de substantie te verbeteren, waardoor de druk in de circuits wordt verlaagd.

Er is nog een probleem dat bij alle warmtepompen voorkomt: het koelmiddel kan zich vermengen met waterdamp. Als er vloeistof in de compressor komt, kan dit gebeuren Water hamer. In dit geval is reparatie of vervanging van het onderdeel noodzakelijk. Ook kan er water in de olie komen en is het moeilijk om het daar te verwijderen.

Alle hierboven beschreven problemen worden opgelost door een tussenwarmtewisselaar te installeren.Er zijn drie soorten warmtewisselaars: open type, shell-and-tube en spiraalwarmtewisselaars.

De open type modificatie neutraliseert de vloeistof die tijdens de circulatie in de freon terechtkomt, waardoor de kans wordt geminimaliseerd Water hamer compressor. Het apparaat biedt hoge prestaties met een minimaal stroomverbruik.

Bij het installeren van een open warmtewisselaar is het belangrijk om de juiste maat van de vloeistofleiding te selecteren om minimale drukcompressie te garanderen

Goed geselecteerde leidingen neutraliseren de mogelijkheid van kokende vloeistof. In dit geval moet de klep voldoende doorzet hebben, zodat vloeistof bij een laag drukverschil in het apparaat kan binnendringen.

De shell-and-tube-warmtewisselaar wordt gepresenteerd in de vorm van een gesloten structuur. Warmte-uitwisseling vindt plaats via de wanden van de leidingen, en de vloeistof en het koelmiddel daarin mengen zich niet, in tegenstelling tot open leidingen, die hoge druk bieden voor de circulatie van stoom en lucht.

De spiraalwarmtewisselaar onderscheidt zich door de aanwezigheid van een stroomregelaar die de stroom vloeibare freon regelt. De grootte van het apparaat is rechtstreeks afhankelijk van het vermogen van de warmtepomp. Het is noodzakelijk om een ​​product te selecteren, rekening houdend met de functionaliteit en de beschikbare hoeveelheid. Het is raadzaam om de voorkeur te geven aan opvouwbare modellen.

Warmtepompfilters

Water uit putten of reservoirs komt niet in zuivere vorm. Het kan zand, vuil, verschillende sporenelementen bevatten - ijzer, waterstofsulfide, mangaan, chloor, ammoniak, enz. Voordat het water in de warmtepomp terechtkomt, moet het worden gefilterd.

Allereerst is het noodzakelijk om grote stoffen te verwijderen - stenen, zand, vuil, slib. Om ze uit het water te verwijderen, is installatie vereist hydrocycloon.

Een hydrocycloon is een apparaat dat nodig is voor ruwe waterzuivering.Het moet worden geselecteerd rekening houdend met het pompvermogen

Vervolgens is het belangrijk om filters te installeren die ijzer, waterstofsulfide, mangaan en ammoniak elimineren. Deze micro-elementen verkorten de levensduur van de apparatuur en stellen deze bloot aan corrosie.

Je kunt filters gebruiken omgekeerde osmose, verzachters, ijzer verwijderaars en hun wijzigingen. Om van drinkwater te voorzien, moet u het bovendien uitrusten met koolstoffilters en een UV-sterilisator die bacteriën en virussen vernietigt.

Elektrische generator voor back-upstroom

Warmtepompen werken via het elektriciteitsnet, dus als er een stroomstoring is, zit het huis zonder verwarming. Het is raadzaam om bovendien een elektrische generator aan te schaffen die op brandbare stoffen werkt.

Het is belangrijk dat de elektrische generator het benodigde vermogen kan genereren om de pompcompressor te laten werken

Kenmerken van de werking van een dergelijke warmtepomp

Eén keer per jaar is het noodzakelijk om een ​​onafhankelijke visuele inspectie van de pompcomponenten uit te voeren, de aanbevelingen voor onderhoud op te volgen - de onderdelen tijdig te smeren, de juiste werking van het apparaat te controleren bij het verpompen van water.

Sommige soorten apparatuur vereisen regelmatige inspectie (meestal 1-2 keer per jaar) door specialisten van het servicecentrum. Tijdens de inspectie komt het volgende naar voren:

• motorolie lekt door scheuren in het circuit;
• kwaliteit van bevestigingen en verbindingen;
• drukniveau in tanks en circuits;
• storingen in de stroombedrading.

De installatie van een water-water-warmtepomp moet worden uitgevoerd door opgeleide specialisten. De ineffectiviteit van het systeem is meestal te wijten aan de onjuiste installatie ervan. Thermische apparatuur is geschikt voor gebruik door zowel inwoners van de zuidelijke als noordelijke regio's.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De video laat u kennismaken met het werkingsprincipe en de kenmerken van het apparaat:

Als gevolg hiervan kunnen we concluderen dat een water-naar-water-warmtepomp wordt beschouwd als een effectieve, milieuvriendelijke apparatuur die is ontworpen om huizen tot 150 vierkante meter te verwarmen. Voor het inrichten van een groter gebied kunnen behoorlijk complexe technische onderzoeken nodig zijn.

Mocht u bij het lezen van de aangeboden informatie nog vragen hebben, dan kunt u deze in onderstaand blok stellen. We wachten op uw opmerkingen, vragen over het onderwerp, verhalen en foto's over de bouw van een mini-waterkrachtcentrale met uw eigen handen. Wij zijn geïnteresseerd in uw mening.