Содержание
Тепловой насос вода-вода является одной из самых простых систем отопления для дома, тем более что в качестве источника энергии применяется самый дешевый и при этом невероятно эффективный компонент – вода. Для того чтобы подобная система функционировала максимально эффективно и эксплуатировалась как можно дольше, необходимо со всей серьезностью подойти к выбору ее элементов и процессу их установки. Если вы решили осуществить весь процесс своими руками, вам стоит узнать обо всех особенностях этой конструкции и принципе ее работы. Об этом и пойдет речь далее.
Тепловой насос вода-вода: устройство, принцип действия
Принцип действия устройства основан на обратном цикле Карно. Говоря простыми словами, тепловой насос работает как холодильник (только с обратным результатом). Например, для снижения температуры в камере охлаждения холодильник часть тепла выводит наружу, а тепловой насос, наоборот, охлаждает воздух снаружи, нагревая при этом теплоноситель, циркулирующий в домашней отопительной системе.
Тепловой насос системы вода-вода чаще всего состоит из следующих конструктивных элементов:
- Внешний контур. Это труба, по которой осуществляется циркуляция грунтовых вод, поступающих в нее из скважины. При этом вода отдает системе тепловую энергию с низким потенциалом, после чего перебрасывается в другую скважину. Довольно часто в наружном контуре, погруженном в воду, находится особая жидкость, которую в строительной среде называют «рассол».
- Внутренний контур.
- Испаритель. Грунтовая вода отдает тепло испарителю, в который также поступает хладагент (под давлением) по специальным капиллярным отверстиям. При снижении давления начинается испарение, и хладагент начинает «забирать» тепло.
- Компрессор. Будучи в газообразном состоянии, «нагретый» хладагент поступает в компрессор. Это устройство осуществляет процесс сжатия газообразного хладагента и направляет его в конденсатор.
- Конденсатор. В этой части отопительной системы хладагент становится жидким и отдает системе тепло, используемое для нагрева теплоносителя, осуществляющего дальнейшее движение во всей отопительной системе.
Как мы видим, изначально низкопотенциальная энергия воды становится энергией с высоким потенциалом, а это, в свою очередь, означает, что она вполне может не только обогреть средних размеров дом, но и нагреть воду в его трубопроводе (даже при «крепких» морозах).
Совет. Если недалеко от дома расположен водоем природного происхождения, его вполне можно использовать в качестве основы для теплового источника. При этом не придется заниматься бурением скважины для забора воды.
Подобная конструкция теплового насоса считается одной из самых эффективных, поскольку она позволяет использовать устройство на максимум. А все по одной простой причине: насос вода-вода зависит лишь от температурных колебаний воды, а они в скважине обычно минимальны.
Достоинства и недостатки устройства, особенности эксплуатации
Несомненно, тепловой насос вода-вода является высокоэффективным устройством, которое обладает внушительным количеством достоинств. К ним относят:
- Высокая эффективность при небольших затратах электроэнергии. В среднем, количество создаваемой теплососом энергии превышает затраты электроэнергии в 3-4 раза.
- Абсолютная независимость от углеродного энергоносителя, который стоит не так уж и дешево.
- Подобная тепловая система не требует регулярного контроля и обслуживания.
- Теплонасос вода-вода способен в теплое время года эффективно охлаждать помещения в доме, избавляя тем самым от необходимости приобретать охлаждающие устройства вроде кондиционера.
- Система способна работать не только с искусственно созданными скважинами, но и с природными водоемами.
Но помимо достоинств, в системе наблюдаются и свои «прорехи». Например, сложные конструктивные особенности системы означают довольно сложный монтаж. Также теоретически возможной проблемой может стать иссякание источника воды, если используются грунтовые воды.
Кроме того, довольно-таки часто использование природного водоема становится невозможным, если он располагается на расстоянии более чем 100 м. В этом случае погружение первичного контура теплонасоса в воду абсолютно бессмысленно.
Для того чтобы устройство функционировало максимально возможный срок, важно соблюдать несколько правил в процессе его эксплуатации. Во-первых, при утечке фреон вызывает у человека удушье, поэтому в качестве меры безопасности в помещении, где будет расположен насос, необходимо установить вытяжную вентиляцию. Во-вторых, в качестве дополнительно источника электроэнергии должен быть предусмотрен электрогенератор на случай отключения стационарного электричества. В-третьих, перед установкой оборудования необходимо позаботиться о достаточно прочном напольном покрытии (в некоторых случаях требуется дополнительный фундамент), поскольку конструкция в целом отличается не только внушительными габаритами, но и немалым весом.
Технология сборки теплонасоса
Рассмотрим подробно схему создания и сборки:
- Осуществляем расчет насоса. Сделать это можно при помощи специального калькулятора, соотносящего площадь отапливаемых помещений с мощностью системы. В целом, вычислительный процесс происходит следующим образом: калькулятор использует введенные данные (площадь комнат и высоту в них потолков), преобразует их в объем, а на выходе дает рекомендации относительно практически реализуемой мощности насоса для данного случая.
Схема отопления дома с тепловым насосом - Выбор подходящего компрессора. Сразу оговорим один момент (для мастеров «самоделкиных»): компрессор в теплонасосе никогда не создается вручную, поскольку от эффективности его работы будет зависеть работоспособность системы в целом и даже малейшего недочета будет достаточно для выхода из строя всех конструктивных элементов насоса. Подбирать оптимальный вариант следует, исходя из вычисленной мощности насоса: мощность компрессора должен составлять порядка 1/3 от возможной теплоотдачи насоса.
- Конструирование испарителя. Этот процесс довольно несложен, если подходить к нему серьезно и быть внимательным во время работы. Итак, в качестве этого элемента можно использовать полимерный бак с крышкой. По внутренней поверхности бака протягивается медный змеевик, длина и диаметр которого должна быть определена заранее. Сначала вычисляем площадь трубы по формуле Р=M/0,8ΔT. М – мощность насоса, а ΔT – разница температур. Полученную величину соизмеряем с площадью одного погонного метра трубы. Должным образом согнутую трубу укладываем в бак, выводя концы сверху и снизу. Затем монтируем два отвода (металлические штуцеры). К ним крепим два шланга: вверху – напорный, внизу – отводной (для слива воды).
- Теперь можно приступать к процессу сборки конденсатора. Он, кстати, практически идентичен процессу сборки испарителя, с той лишь разницей, что вместо полимерного бака используется емкость из нержавеющей стали, а по самой конструкции будет циркулировать уже разогретый теплоноситель.
- Последний, но не менее важный этап – сборка всех элементов конструкции воедино. Итак, первым делом на подготовленной платформе/фундаменте монтируется компрессор. Затем к его нагнетательному патрубку подсоединяется верхний конденсаторный отвод, а нижний конденсаторный отвод крепится к испарительному. Для этого используется медная трубка, диаметр которой должен соответствовать диаметру змеевиков, установленных внутри конструктивных элементов системы. Осталось подсоединить верхний испарительный отвод с всасывающим компрессорным патрубком. Теперь можно заливать хладагент.
Совет. Монтаж медных трубок, соединяющих между собой элементы системы, должен осуществляться методом пайки.
На этом мы заканчиваем рассмотрение особенностей теплового насоса вода-вода и технологии его установки своими руками. Будьте предельно внимательны при выполнении всех работ. Удачи!