Technologia montażu pompy ciepła typu woda-woda z odprowadzaniem ciepła ze studni

Jeśli ogrzewanie prywatnego domu gazem jest niemożliwe lub zbyt drogie, a stosowanie paliwa stałego nie jest wygodne, dlaczego nie czerpać energii bezpośrednio z otoczenia? Jedną z najbardziej skutecznych opcji uzyskania niezbędnych dżuli jest pompa ciepła typu woda-woda. Na Zachodzie produkcja przemysłowa takich jednostek jest od dawna ustalona i cieszy się dużym zainteresowaniem. Jednak ich koszt jest dość wysoki. Dlatego kwestia stworzenia pompy ciepła własnymi rękami pozostaje bardzo istotna.

Jak jest ułożona i działa taka pompa ciepła?

Z grubsza mówiąc, pompa ciepła działa jak lodówka, wręcz przeciwnie. Lodówka usuwa część ciepła na zewnątrz, aby obniżyć temperaturę wewnątrz komory. Dlatego tylna ściana lodówki wyraźnie się nagrzewa. Pompa ciepła „chłodzi” środowisko, ogrzewając czynnik chłodzący, który krąży w systemie ogrzewania domu.

Zazwyczaj pompy ciepła typu woda-woda składają się z następującego zestawu urządzeń:

• obwód zewnętrzny;
• kontur wewnętrzny;
• parownik;
• kondensator;
• kompresor.

Zewnętrzny obwód to rura, przez którą przepływa woda gruntowa. Wchodzi do systemu ze studni, przechodzi przez obwód zewnętrzny, dając systemowi energię cieplną o niskim potencjale, a następnie jest odprowadzany do innej studni. Czasami w zewnętrznym obwodzie zanurzonym w wodzie znajduje się specjalny płyn zwany „solanką”. Jest to również bardzo skuteczny sposób na gromadzenie ciepła w otoczeniu.

Uwaga! Jeśli w pobliżu domu znajduje się otwarty staw, można go również wykorzystać jako źródło ciepła. W takim przypadku nie ma potrzeby wiercenia studni w celu poboru i zrzutu wód gruntowych.

Ciepło wody gruntowej dostaje się do parownika. Czynnik chłodniczy pod ciśnieniem również wchodzi przez otwór kapilarny. Spadek ciśnienia powoduje proces parowania, a ciepło z wewnętrznych ścianek parownika jest przekazywane do czynnika chłodniczego. Gazowy czynnik chłodniczy dostaje się do sprężarki, gdzie jest sprężany, po czym jest przesyłany do skraplacza.

Tutaj czynnik chłodniczy ponownie przechodzi w stan ciekły, a uzyskana energia jest wykorzystywana do ogrzewania płynu chłodzącego, który krąży w rurach systemu grzewczego domu. W ten sposób energia cieplna o niskim potencjale wody jest przekształcana w energię o wysokim potencjale, a nawet przy silnych mrozach można dość skutecznie ogrzewać dom. Proces ten jest wyraźnie zilustrowany na schemacie pompy ciepła woda-woda.

Schemat pompy ciepła woda-woda pokazuje proces pozyskiwania ze środowiska energii cieplnej o niskim potencjale na energię o wysokim potencjale do ogrzewania domu i podgrzewania wody

Jakość pompy ciepła zależy w dużej mierze od wahań temperatury wody. Im bardziej stabilna temperatura, tym lepsze ogrzewanie. W studni temperatura wody w ciągu roku waha się od 7-12 stopni, co umożliwia bardzo wydajne użytkowanie sprzętu. Aby zautomatyzować działanie urządzenia, stosuje się regulator temperatury, który włącza i wyłącza sprężarkę, utrzymując temperaturę w pomieszczeniach na pewnym poziomie.

Jak samemu zbudować takie urządzenie?

Domowa pompa ciepła typu woda-woda to zestaw gotowych jednostek, które należy podłączyć w odpowiedniej kolejności. Wygląda to prosto, ale w praktyce całość może zostać zrujnowana z powodu braku kompetentnych obliczeń. Są one niezbędne do ustalenia optymalnej mocy sprężarki, średnicy rury wymiennika ciepła, a także innych parametrów systemu. Niespecjaliści mają kilka opcji rozwiązania tego problemu:

• użyj specjalnego oprogramowania (na przykład CoolPack 1.46 i Copeland);
• korzystać z kalkulatorów internetowych, które są oferowane na stronach internetowych producentów takiego sprzętu;
• zaproś specjalistę, który pomoże obliczyć wszystko odpłatnie lub życzliwie.

Więc teraz o każdym szczególe bardziej szczegółowo.

Część # 1 - sprężarka

Najłatwiejszym sposobem na uzyskanie odpowiedniej sprężarki jest usunięcie jej z klimatyzatora, na przykład z dzielonego systemu LG. Siedmi watowa sprężarka ma wydajność 9,7 kW do produkcji ciepła i 7,5 kW do chłodzenia. Dodatkową zaletą takich sprężarek jest niski poziom hałasu podczas pracy.

Sprężarkę pompy ciepła woda-woda można wyjąć ze starego klimatyzatora. Lepiej jest wybrać model, który jest odpowiedni do zasilania i działa cicho

Wiele sprężarek używa freonu R22, którego temperatura wrzenia wynosi -10, kondensacja - +55. W 2030 r. Ten czynnik chłodniczy zostanie zakazany. Bardziej odpowiednią alternatywą może być bardziej „młody” freon R422. Można jednak zmienić czynnik chłodniczy nie tylko podczas tworzenia pompy ciepła, ale także w dowolnym odpowiednim czasie.

Część 2 - Kondensator

Do wykonania kondensatora można zastosować zbiornik ze stali nierdzewnej o pojemności około 120 litrów. Jest przecięty na pół, w środku zamontowana jest cewka miedziana, spawane połączenia za pomocą dwucalowego gwintu, a następnie połówki zbiornika są połączone spawaniem. Obszar cewki, przez który będzie krążył czynnik chłodniczy, jest obliczany według wzoru:

PZ = MT / 0,8RT, gdzie:

• PZ - powierzchnia cewki;
• МТ - Moc ciepła wytwarzanego przez system, kW;
• 0,8 - współczynnik przewodności cieplnej w oddziaływaniu wody i miedzi;
• RT - różnica temperatury wody na wejściu do systemu i na wyjściu z niego, stopnie Celsjusza.

Do produkcji cewki nadaje się pół cala miedziana rura, specjalne chłodzenie lub czysta instalacja wodno-kanalizacyjna. Zalecana grubość ścianki rury wynosi 1-1,2 mm. Aby zmienić długość rury o pożądanej długości w cewkę, wystarczy nawijać ją na dowolny odpowiedni cylinder, na przykład na cylinder gazowy. Końce cewki są wyciągane za pomocą adapterów hydraulicznych. Aby zapewnić szczelność połączenia, użyj lnu i nakrętki zaciskowej.

Aby wykonać cewkę do skraplacza pompy ciepła woda-woda, należy ostrożnie owinąć rurkę miedzianą na cylindrze. Metalowa szyna pomoże ustalić wysokość zwojów

Należy pamiętać, że wlot prowadnicy freonu musi znajdować się u góry kondensatora, aby zapobiec tworzeniu się pęcherzyków.

Przedmiot # 3 - Parownik

Do roli parownika odpowiednia jest plastikowa beczka o pojemności 127 litrów. Wygodniej jest, jeśli ma szeroką szyję.Oblicz parownik, a także skraplacz. Rurę miedzianą można skręcić drutem miedzianym, bez żadnej izolacji.

Domowy parownik do pompy ciepła woda-woda może być wykonany z plastikowej beczki z szeroką szyjką. Cewkę można również umieścić w mniejszej pojemności, ale wygodniej jest pracować z beczką o pojemności większej niż 120 l

Eksperci zalecają stosowanie parowników typu „zalanego” w improwizowanych pompach ciepła, w których skroplony czynnik chłodniczy wchodzi do wody od dołu i paruje w górnej części. Adaptery mogą być wykonane z szyjek zwykłych plastikowych butelek, które są przymocowane lnem i szczeliwem. Standardowe rury kanalizacyjne nadają się do dostarczania i odprowadzania wody. Podczas instalowania zaworu termostatycznego przed rozpoczęciem lutowania rury linii poziomującej należy owinąć ją wilgotną szmatką, ponieważ element ten nie może być podgrzewany do więcej niż 100 stopni.

Montaż freonu i tankowanie

Aby zmontować przygotowane urządzenia w jednym systemie, potrzebujesz spawarki. Na wlocie sprężarki zalecany jest zawór napełniający, który przyda się później. Następnie użyj specjalnej pompy próżniowej, aby sprawdzić układ pod kątem próżni.

Aby wypełnić system freonem, potrzebujesz butli zawierającej co najmniej 2 kg czynnika chłodniczego. Po uzupełnieniu paliwa zaleca się odczekać kilka dni, sprawdzając ciśnienie w układzie. Jeśli pozostaje stały, nie ma wycieków. Jeśli ciśnienie spadnie, możesz określić miejsca wycieków w najprostszy sposób: używając mydła. Niedoświadczonym rzemieślnikom lepiej jest skontaktować się z rzemieślnikiem, który tankuje sprzęt profesjonalnie i niezawodnie.

Aby automatycznie kontrolować działanie systemu, zaleca się stosowanie przekaźnika jednofazowego 40 A, bezpiecznika 16 A, panelu elektrycznego i szyny DIN. Wymagane będą dwa kapilarne czujniki temperatury: na wyjściu z układu (zalecana maksymalna temperatura wynosi 40 stopni) i na wyjściu z parownika (temperatura wyłączenia wynosi 0 stopni, aby zapobiec zamarznięciu układu). Jeśli do uwzględnienia odczytów obu czujników temperatury używany jest kontroler, należy pamiętać, że jego ustawienia mogą się nie zgadzać podczas przerwy w zasilaniu.

Coś takiego wygląda jak jedna z opcji domowej pompy ciepła woda-woda. Urządzenie jest pokryte metalową obudową, na której zamontowany jest panel sterowania.

Po przygotowaniu systemu i umieszczeniu jego elementów w dogodnych miejscach należy zbudować dwie oddzielne studnie do poboru i zrzutu wód gruntowych i doprowadzić obwód zewnętrzny do systemu. W obszarach, w których wiercenie studni wiąże się z pewnymi problemami, należy najpierw rozwiązać ten problem. Jeśli nie można wywiercić studni, może być konieczne wybranie innej opcji dla pompy ciepła, na przykład wody gruntowej.

Poniższy film przedstawia działanie domowej pompy ciepła:

Kilka pomocnych sugestii

Przed przystąpieniem do produkcji pompy ciepła należy ocenić poziom izolacji cieplnej budynku i zwiększyć go do maksymalnego poziomu. W przeciwnym razie skuteczność tego systemu będzie dążyć do zera.

Najlepiej jest stosować pompę ciepła w komplecie z niskotemperaturowymi systemami grzewczymi. Najczęściej urządzenie jest podłączone do „ciepła podłoga„. Doświadczenie z systemami ciepłych ścian, dużych grzejników itp. Może być udane. Wydajność systemu będzie tym wyższa, im mniejsza różnica temperatur w obwodach zewnętrznych i wewnętrznych.

Aby obniżyć koszty budowy pompy ciepła, zaleca się użycie dodatkowego źródła ciepła: kotła gazowego, elektrycznego lub na paliwo stałe. Wymagana wydajność i wydatki na budowę pompy ciepła będą niższe, a koszty ogrzewania domu zostaną zmniejszone.