Siltumsūknis "ūdens-ūdens": ierīce, darbības princips, noteikumi apkures organizēšanai, pamatojoties uz to

Kolektora augsnes ūdens veidi

Zemes siltumsūkņa kolektors var būt divu veidu (2. att.):

• Vertikāls;
• Horizontāli.

Rīsi. 2 Kolektoru veidi augsnes sūkņiem: vertikālie un horizontālie

Vertikālais kolektors ir akā nolaists garš cauruļvads, kura garums ir no 40 līdz 150 m. Šāda veida siltummaiņi ir labāki par horizontālajiem ar to, ka tādā dziļumā ir augstāka temperatūra. Ja aka ir ļoti dziļa, tad siltummainis ir aprīkots arī ar aizsargapvalku, un, ja dziļums ir salīdzinoši neliels, tad tas nav nepieciešams.Bet būtisks šīs rezervuāra izvietošanas metodes trūkums ir šādas akas augstās izmaksas.

Protams, speciālisti iesaka urbt dziļāk. Bet, ja tehnika vai augsne neļauj, tad var uztaisīt vairākas akas. Piemēram, var izveidot vienu aku ar dziļumu 80 m, vai var izveidot 4 akas pa 20 m. Galvenais, lai kopējais rezultāts būtu pietiekams mājas apkurei. Var būt akmeņaina augsne, ar kuru ir diezgan grūti strādāt, tajā var urbt akas ne vairāk kā 15-20 metrus.

Horizontālais kolektors (3. att.) - šāda veida augsnes savācējs grunts-ūdens sūknim izskatās kā cauruļvads, kas ir izklāts horizontālā stāvoklī līdz noteiktam dziļumam, zem zemes slāņa. Šo kolektoru ir viegli uzstādīt.

Rīsi. 3 Gruntsūdens sūkņa ārējā ķēde

Platība, uz kuras ir uzstādīts māla siltumsūkņa kolektors, ir diezgan liels, atšķirībā no vertikālās versijas, kas prasa nelielu zemes gabalu. Parasti horizontālais siltummainis aizņem no 25 līdz 50 m2 un varbūt vairāk, atkarībā no apsildāmās platības. Šīs iespējas negatīvais faktors ir tāds, ka laukumu ar šo kolektoru var izmantot tikai zālienam.

Atkarībā no dažādiem apstākļiem siltummaini var likt zigzagā, cilpās, čūskā utt.

Ir ļoti svarīgi, kāda ir augsnes siltumvadītspēja, kurā ir uzstādīts siltummainis. Tas ir atkarīgs no zemes kvalitātes, piemēram, ja augsne ir mitra, tad siltumvadītspēja ir lielāka, un, ja augsne ir smilšaina, tad siltumvadītspēja ir maza.

Ja siltummainī ir daudz cilpu, tad konfigurācijā jāiekļauj cirkulācijas sūknis.

Enerģijas nesēji par vai pret?

Tomēr tas vēl nav viss.Cenu kāpums enerģijas nesējiem un augstās to piegādes izmaksas izraisa strauju siltumenerģijas un elektroenerģijas sadārdzinājumu. Un tas liek patērētājiem meklēt jaunus veidus, kā ietaupīt. Pat no skolas mācību grāmatām mēs atceramies, ka siltuma pārnese no sakarsētām ķermeņiem plūst uz vēsākiem, bet ne otrādi. Mūsu gadsimtiem vecā pieredze neatceras apgriezto procedūru, un zinātne to pierāda. Tomēr viltīgi mūsdienu inženiertehniskie paņēmieni ļauj pārnest siltumu pretējā virzienā - no mazāk sakarsēta ķermeņa uz karstāku.

Siltuma pārneses shēma siltumsūknī

Mums nav nekā pārsteidzoša, piemēram, ledusskapja darbībā. Kur siltums no saldētavas, kuras temperatūra bieži ir negatīva, tiek izvadīts vidē. Ja šo siltumu izmanto ēku apsildīšanai un saldēšanas kamera tiek aizstāta ar pārbaudītu, pastāvīgi funkcionējošu dabisko siltuma avotu, tad tas būs tā sauktais siltumsūknis.

Vienkāršs siltumsūknis (gaiss-gaiss), ar kuru var apsildīt dzīvojamo telpu, ir visiem pazīstams gaisa kondicionieris ar sildīšanas funkciju. Var veiksmīgi izmantot, jo mūsdienās ir tādi kondicionieri, kas spēj strādāt pat pie ievērojamas mīnuss temperatūras – līdz -15 gr. un zemāk. Taču, ja, tik ekonomiski apsildot visu māju, vēlamies iegūt maksimālu efektivitāti un komfortu (un siltumsūknis ir trīs reizes ekonomiskāks par parastajiem sildītājiem vai pat vairāk), tad ir jāizmanto progresīvākas sistēmas.

Piezīme: daudzi brīnās - kā ir, jo pastāv enerģijas nezūdamības likums.Kāpēc tāda nesamērīga siltuma pārneses attiecība pret elektroenerģijas patēriņu? Viss noslēpums ir tajā, ka siltumsūknī elektrība tiek tērēta tikai uz kompresora elektromagnētisko tinumu (kas, protams, uzsilst, bet šis siltums netiek izmantots telpas apsildīšanai), un rodas siltumenerģija,” iesūc. " no ārējās vides, pateicoties siltumsūkņa īpašajiem procesiem (par to norāda pats vārds sūknis). Lai to saprastu, jums ir jāzina vairāk nekā skolas fizikas kurss. Bet mēģināsim tālāk aplūkot pamatus.

Labi saņemot

Lielākā problēma, uzstādot atvērtā kontūra siltumsūkni, ir tad, kad ūdens tiek novadīts no augšas akā. Tik nepareizi. Caurulei jāiet gandrīz līdz pašai akas apakšai un jāpaceļas no tās par 0,5-1 metru. Visam zemāk vajadzētu kūsāt. Kad ūdens tiek izvadīts no augšas, aka var ātri sasmērēties un pārstāt saņemt ūdeni. Notiek pārpilde. Ja tas notiek ar labu mīnusu uz ielas, tad slidotava jums ir nodrošināta. Tāpēc, ja tuvumā ir upe vai kāda veida ūdenskrātuve, lietus noteka vai drenāžas tranšeja, tad pārplūdes gadījumā labāk pieslēgt tām uztveršanas aku ar pārplūdes cauruli. Ja tuvumā nekas nav, tad uzņemšanai būs jāizurbj nevis viena, bet divas vai vairākas akas. Neviens nezina atbildi uz jautājumu, cik ilgi kalpos saņemšanas aka. Tas var aizņemt daudzus gadus, vai arī tas var aizsērēt pēc vienas apkures sezonas. Tāpēc lielākais atvērtās ķēdes trūkums ir neparedzamība.

Vēl viens svarīgs punkts. Saņemšanas akai jāatrodas lejpus debeta akas, vismaz 6 metru attālumā. Tā ir vēl viena neskaidrība. Kā noteikt, kurā virzienā plūst pazemes upe. Atbildi uz šo jautājumu sniegs tikai eksperiments.Ja pēc siltumsūkņa iedarbināšanas ūdens nenogrimst debetā, viss ir kārtībā, jūs uzminējāt. Ja sāk kristies temperatūra, tad ir jāmaina akas, jāpārvieto zemūdens sūknis. Debeta un drenāžas aku cauruļvadi vislabāk ir izgatavoti no HDPE caurulēm, kas ir lētāks materiāls. Pietiek arī ar šādu cauruļu uzticamību un izturību.

Ideāls variants ir tad, ja akas atrodas pāri pazemes plūsmai. Tad pietiek ar akas akā izveidot atdalāmu cauruļvada savienojumu, ar noņemamu ūdensizturīgo spraudni iemest strāvu abās akās un reizi gadā var apgriezt akas, mainot debeta un saņemšanas vietas.

Darbības princips

Tiem, kas nav gluži orientēti šajā tēmā, ir vērts paskaidrot, kas ir gaiss-ūdens siltumsūknis. Faktiski tas ir "ledusskapis reversā" - ierīce, kas atdzesē gaisu ārpus sevis un silda ūdeni, kas atrodas tvertnē. Pēc tam šo ūdeni var izmantot karstā ūdens sagatavošanai vai mājas apkurei.

Siltumsūknis izmanto slēgtu ciklu, tas patērē tikai elektrību. Tās efektivitāti mēra kā patērētās elektroenerģijas attiecību pret saņemto siltumenerģiju. Siltumsūkņu efektivitāte tiek mērīta arī ar COP (darbības koeficientu). COP 2 atbilst 200% efektivitātei un nozīmē, ka uz 1 kW elektroenerģijas tas nodrošinās 2 kW siltuma.

Darbības princips

Siltumsūkņa darbība ir saistīta ar siltumu, kas tiek iegūts no ūdens. Ezeri, likmes, upes, akas, akas kļūst par ūdens avotu. Rezervuāra dziļumam Krievijas centrālajā daļā jābūt vismaz 2 metriem, lai apakšējie slāņi nesasaltu. Atkarībā no siltummaiņa atrašanās vietas siltuma nogulsnes iedala:

• horizontāli (caurules ir novietotas gredzenos apakšā);
• vertikāli (siltummainis atrodas akā vertikāli).

Tā kā pie katras mājas neatrodas neaizsalstoši rezervuāri, tad visbiežāk caurules tiek liktas akās. Standarta ūdens-ūdens siltumsūknim ir vairākas galvenās daļas:

• apkures caurules;
• ūdens apgādes un izplūdes caurules;
• iztvaicētājs (spole, kurā iztvaiko freons);
• kompresors;
• kondensators (spole, kurā freons ir sašķidrināts).

Atkarībā no gada laika gruntsūdeņu temperatūra ir 4-10 °C, tā svārstās nelielos diapazonos. Tas nodrošina stabilu un produktīvu siltumsūkņa darbību. Divas akas tiek urbtas 8-10 m attālumā viena no otras. Gruntsūdeņi iekļūst caurulē no pirmās akas un paceļas līdz iztvaicētājam, sildot to. Tajā pašā laikā iztvaicētājā tiek ievadīts sašķidrināts freons. Spiediena krituma rezultātā iztvaicētājā siltums no sienām pāriet uz aukstumaģentu. Aukstumaģents (freons) kļūst gāzveida.

Pēc tam freons nonāk kompresorā un tiek saspiests. Tad tas nonāk kondensatorā, pārvēršas šķidrumā, un šī procesa rezultātā izdalītais siltums nonāk dzesēšanas šķidrumā (visbiežāk tas ir ūdens). Dzesēšanas šķidrums savukārt silda radiatora caurules. Tādā veidā māja tiek apsildīta. Gruntsūdens tiek novadīts otrajā akā. Pilnīgu priekšstatu par darbības principiem sniedz siltumsūkņa diagramma. Tā kā gruntsūdeņu temperatūra ir stabilāka nekā ūdenskrātuvju apakšējo slāņu temperatūra, daudz efektīvāk ir izmantot akas. Bet šeit jāņem vērā arī urbumu urbšanas izmaksas. Uzstādīts siltumsūknis ar ūdens-ūdens boileri, apsildot telpu un uzsildot ūdeni sadzīves vajadzībām.Sūkņa darbībai patērētā elektriskā enerģija ir 4-5 reizes mazāka nekā tā ģenerētā enerģija.

Mājas apkures shēma, izmantojot ūdens-ūdens siltumsūkni

Tas ir interesanti: Saules kolektors privātmājas apkurei - paštaisīts akumulators

Noderīgi padomi

Visos mājas būvniecības posmos, sākot no projektēšanas, jāatceras, ka ZS ir inerciāla sistēma. To var salīdzināt ar masīvu krievu krāsni, kuru gatavošanas laikā parasti uzkarsēja reizi dienā. Tad uzkrātais siltums sildīja mājokli līdz nākamajam rītam.

Sienām, kas izgatavotas no smagiem baļķiem, ir diezgan augsta termiskās inerces pakāpe. Vienkārši sakot, tie lēnām atdziest, kad nakts kļūst vēsāka. Laba termiskā inerce biezām akmens sienām, kā arī smagam betonam vai ķieģeļiem.

Putuplastam un putu betonam ir labas siltumizolācijas īpašības. Bet zemā īpatnējā smaguma dēļ tiem ir zema termiskā inerce. Siltumsūknis ēkā ar sienām no šādiem materiāliem, strauji pazeminoties āra temperatūrai, ne vienmēr spēs “iesūknēt” pietiekami daudz siltuma no ārpuses “siltās grīdas” apkures sistēmā.

Jāņem vērā arī citi faktori:

1. Lai samazinātu siltuma zudumus vai vispār neaizsaltu caurules līnijā starp māju un akām vai kolektoru, nepieciešams tās ieguldīt dziļumā zem sasalšanas līmeņa. Krimā pietiek ar 0,75 metriem, bet Maskavas platuma grādos - vismaz 1,5.
2. Lielākie siltuma zudumi parasti ir caur logiem. Tāpēc trīskāršie stiklojumi nebūt nav greznība, bet gan ekonomiski pamatots ēkas risinājums. Ideāls variants ir izmantot stiklu, kas spēj atspoguļot infrasarkanos starus.
3. Ja ūdens ņemšanai un novadīšanai tiek izmantotas 2 akas, attālumam starp tām jābūt vismaz 20 metriem.
4. Labāk ir izmēģināt mājās gatavotu TN vispirms saimniecības telpā vai garāžā. Apsildāmās grīdas ierīkošana dzīvojamā rajonā prasīs papildu izmaksas.

Pašdarināts no veca ledusskapja

Ar savām rokām bez specializētām inženierzinātnēm ir diezgan grūti salikt gaiss-gaiss siltumsūkni no atsevišķiem kompresoriem un kondensatoriem. Bet mazai telpai vai siltumnīcai var izmantot vecu ledusskapi.

Vienkāršāko gaisa siltumsūkni var izgatavot no ledusskapja, ievelkot tajā gaisa vadu no ielas un piekarinot ventilatoru uz siltummaiņa aizmugurējā režģa

Lai to izdarītu, ledusskapja priekšējās durvīs ir jāizveido divi caurumi. Pa pirmo ielas gaiss ieplūdīs saldētavā, bet caur otro apakšējo tas tiks nogādāts atpakaļ uz ielu.

Tajā pašā laikā, izejot cauri iekšējai kamerai, tas daļu no tajā esošā siltuma atdos freonam.

Dzesēšanas iekārtu ir iespējams arī vienkārši iebūvēt sienā ar atvērtām durvīm uz āru, bet siltummaini aizmugurē – telpā. Bet jāpatur prātā, ka šāda sildītāja jauda būs maza, un tas patērē daudz elektrības.

Gaisu telpā silda siltummainis ledusskapja aizmugurē. Taču šāds siltumsūknis spēj darboties tikai pie āra temperatūras, kas nav zemāka par plus pieciem Celsija grādiem.

Šī ierīce ir paredzēta lietošanai tikai iekštelpās.

Lielā kotedžā gaisa apkures sistēma būs jāpapildina ar gaisa vadiem, kas vienmērīgi sadala silto gaisu visās telpās.

Gaiss-gaiss siltumsūkņa uzstādīšana ir ārkārtīgi vienkārša.Ir nepieciešams uzstādīt ārējās un iekšējās vienības un pēc tam savienot tās savā starpā ar ķēdi ar dzesēšanas šķidrumu.

Pirmā sistēmas daļa tiek uzstādīta ārpus telpām: tieši uz fasādes, jumta vai blakus ēkai. Otro mājā var novietot pie griestiem vai sienas.

Āra bloku ieteicams uzstādīt dažus metrus no ieejas kotedžā un tālāk no logiem, neaizmirstiet par ventilatora radīto troksni.

Un iekšējais ir uzstādīts tā, lai siltā gaisa plūsma no tā vienmērīgi sadalītos visā telpā.

Ja māju ar vairākām istabām dažādos stāvos plānots sildīt ar gaiss-gaiss siltumsūkni, tad būs jāaprīko ventilācijas kanālu sistēma ar piespiedu iesmidzināšanu.

Šajā gadījumā labāk ir pasūtīt projektu pie kompetenta inženiera, pretējā gadījumā siltumsūkņa jaudas var nepietikt visām telpām.

Elektrības skaitītājam un aizsargierīcei jāspēj izturēt siltumsūkņa radītās maksimālās slodzes. Ar strauju aukstuma lēkmi aiz loga kompresors sāk patērēt elektroenerģiju daudzkārt vairāk nekā parasti.

Vislabāk šādam gaisa sildītājam no sadales skapja novilkt atsevišķu padeves līniju.

Īpaša uzmanība jāpievērš freona cauruļu uzstādīšanai. Pat mazākās mikroshēmas iekšpusē var sabojāt kompresora aprīkojumu

Šeit jūs nevarat iztikt bez vara lodēšanas prasmēm. Aukstumaģenta uzpilde parasti ir jāuztic profesionālim, lai vēlāk izvairītos no problēmām ar tā noplūdi.

Siltumsūkņa efektivitāte un darbības princips

Siltumsūkņa efektivitāte apkurei vienmēr būs lielāka par 1. Ģeotermālajām sistēmām siltuma konversijas koeficients ir pareizāks.Ja tas ir vienāds ar 4, tad tas nozīmē, ka pie 1 kW jaudas siltumsūknis pie izejas nodrošina 4 kW enerģijas, no kuriem 3 kW nodrošināja zeme.

Mājas apkurei paredzētā siltumsūkņa darbības princips tika izstrādāts 19. gadsimta sākumā. inženieris Sadi Carnot un tika saukts par Carnot ciklu. Pamatojoties uz šo parastā mājsaimniecības ledusskapja darbība, kurā produkti tiek atdzesēti, pateicoties tam, ka izkliedētais siltums tiek noņemts caur radiatoru uz āru. Bet pieteikties māju apkurei, kad viss notiek tieši otrādi, t.i., siltumsūkņa darbība notiek pēc apgrieztā Karno cikla principa, tāds nesen kļuvis.

Siltumsūknis mājas apkurei ir iekārta, kurā zemas temperatūras siltums tiek pārvērsts augstas temperatūras siltumā, ko izmanto apkurei. Siltuma avots ir zeme, ūdens un gaiss (pirmais no tiem ir visizplatītākais, jo tas ir efektīvs (lai gan svarīgs ir mājas siltumizolācijas līmenis, mājas apsildes metode utt.) un tam ir optimāla cenas un patērētāja kvalitātes attiecība).

Mājas apkurei paredzētā siltumsūkņa darbībai nepieciešama elektrība, bet pie 1 kW elektroenerģijas izmaksām atdeve ir 4–6 kW siltumenerģijas.

Papildus mājas apkurei vasarā siltumsūknis var darboties kā gaisa kondicionieris, kam pietiek ar to, ka sistēma spēj darboties reversā. Siltumsūkņus iedala vairākos veidos:

• "zeme - ūdens";
• "zeme - gaiss";
• "ūdens - ūdens";
• "ūdens - gaiss"
• "gaiss - ūdens";
• "gaiss-gaiss".

Tālāk ir sniegts detalizēts apraksts par to, kā dažādu veidu siltumsūkņi darbojas mājas apkurei.

Montāžas tehnoloģija

Šāda veida iekārtu montāža tiek veikta vairākos posmos:

• tiek izstrādāts projekts;
• tiek montētas kolektoru komunikācijas;
• sistēmā ir uzstādīts siltumsūknis;
• iekārtas ir uzstādītas mājas iekšienē;
• tiek uzpildīts dzesēšanas šķidrums.

Tālāk mēs apsvērsim, kā soli pa solim uzstādīt pabeigtu siltumsūkni ar savām rokām.

Kā izveidot projektu

Pirms turpināt šāda veida komunikāciju montāžu, protams, ir jāveic visi nepieciešamie aprēķini. Sistēmas ārējās daļas darbs ir pilnībā jāsaskaņo ar iekšējo darbu. Aprēķini tiek veikti atkarībā no izvēlētā aprīkojuma veida. Horizontālajiem kolektoriem tos veic šādi:

• Tiek noteikts nepieciešamais antifrīza daudzums. Šajā gadījumā tiek izmantota formula Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 t), kur Qo ir avota siltuma jauda, ​​t ir temperatūras starpība starp pieplūdes un atgaitas līnijām. Qo parametrs tiek aprēķināts kā starpība starp sūkņa jaudu un elektrisko jaudu, kas izmantota aukstumaģenta sildīšanai.
• Tiek noteikts nepieciešamais kolektora garums. Aprēķina formula šajā gadījumā izskatās šādi: L = Qo / q, kur q ir īpatnējā siltuma noņemšana. Pēdējā rādītāja vērtība ir atkarīga no augsnes veida uz vietas. Māliem, piemēram, tas ir 20 W uz rm, smiltīm - 10 W utt.
• Tiek noteikta kolektora ieklāšanai nepieciešamā platība. Šajā gadījumā aprēķinu veic pēc formulas A = L da, kur da ir caurules ieguldīšanas posms.

Siltumsūkņa jaudu nosaka aptuveni 70 W siltuma uz 1 m2 ar griestu augstumu 2,7 m.. Kolektora caurules parasti tiek liktas 0,8 m attālumā vienu no otras vai nedaudz vairāk.

Kā salikt siltumsūkni

Šāda veida aprīkojums ir diezgan dārgs. Siltumsūkņa dizains ir salīdzinoši vienkāršs. Tāpēc varat mēģināt to pagatavot pats. Šī procedūra tiek veikta šādi:

• Tiek iegādāts kompresors (piemērota iekārta no kondicioniera).
• Izgatavots kondensatora korpuss. Lai to izdarītu, 100 litru nerūsējošā tērauda tvertne tiek pārgriezta uz pusēm.
• Tiek izgatavota spole. Gāzes vai skābekļa balons ir ietīts ar vara cauruli no ledusskapja. Pēdējo var nostiprināt ar alumīnija perforētiem stūriem.
• Spole ir uzstādīta korpusā, pēc kuras pēdējais tiek noslēgts.
• Iztvaicētājs ir izgatavots no 80 litru plastmasas trauka. Tajā ir uzstādīta spole no ¾ collu caurules.
• Ūdens caurules ir pievienotas iztvaicētājam, lai piegādātu un novadītu ūdeni.
• Sistēma ir piepildīta ar aukstumaģentu. Šī operācija jāuztic speciālistam. Ar neveiklām darbībām jūs varat ne tikai sabojāt salikto aprīkojumu, bet arī gūt traumas.

Kolektoru komunikāciju ierīkošana

Apkures sistēmas ārējās ķēdes uzstādīšanas tehnoloģija ir atkarīga arī no tās veida. Vertikālajam kolektoram tiek urbtas akas ar dziļumu 20-100 m. Zem horizontālas tiek izlauztas tranšejas 1,5 m dziļumā. Nākamajā posmā tiek liktas caurules. Kokiem nevajadzētu augt horizontālā kolektora tuvumā, jo to saknes var sabojāt elektrotīklu. Pēdējo montāžai var izmantot zema spiediena polietilēna caurules.

Iekārtu uzstādīšana

Šī operācija tiek veikta parastajā veidā. Tas ir, telpās ir uzstādīti apkures radiatori, izvilktas līnijas un pievienotas apkures katlam.Uz atgaitas caurules ir uzstādīta izplešanās tvertne, filtrs un cirkulācijas sūknis uz apvedceļa. Var arī salikt un pieslēgt siltumsūknim "siltās grīdas" sistēmu. Pēdējā posmā izvēlētā veida dzesēšanas šķidrums tiek ielejams ārējās un iekšējās ķēdēs.

Kā redzat, siltumsūkni un kolektoru varat uzstādīt pats. Tehnoloģiski procedūra nav īpaši sarežģīta. Tomēr atšķirībā no cita veida līdzīga aprīkojuma šādas sistēmas, pat horizontālas, montāža ir fiziski diezgan darbietilpīga darbība. Urbt akas vertikālai urbšanai patstāvīgi bez īpaša aprīkojuma praktiski nav iespējams. Tāpēc, iespējams, ir vērts nolīgt speciālistus, lai veiktu aprēķinus un strādātu pie sistēmas montāžas. Mūsdienās tirgū ir uzņēmumi, kas uzstāda tādas iekārtas kā siltumsūknis pēc pabeigtas atslēgas principa.

Kas ir siltumsūknis privātmājas apkurei? Kā tas darbojas?

Īpašu ierīci, kas spēj iegūt siltumu no apkārtējās vides, sauc par siltumsūkni.

Šādas ierīces tiek izmantotas kā galvenā vai papildu metode telpu apsildīšanai. Dažas ierīces darbojas arī pasīvai ēkas dzesēšanai – savukārt sūknis tiek izmantots gan vasaras dzesēšanai, gan ziemas apkurei.

Vides enerģija tiek izmantota kā degviela. Šāds sildītājs iegūst siltumu no gaisa, ūdens, gruntsūdeņiem un tā tālāk, tāpēc šī ierīce tiek klasificēta kā atjaunojamais enerģijas avots.

Svarīgs! Lai šie sūkņi darbotos, ir nepieciešams elektriskais savienojums. Visas termiskās ierīces ietver iztvaicētāju, kompresoru, kondensatoru un izplešanās vārstu.Atkarībā no siltuma avota izšķir ūdeni, gaisu un citas ierīces.

Darbības princips ir ļoti līdzīgs ledusskapja principam (tikai ledusskapis izmet karstu gaisu, un sūknis absorbē siltumu)

Atkarībā no siltuma avota izšķir ūdeni, gaisu un citas ierīces. Darbības princips ir ļoti līdzīgs ledusskapja principam (tikai ledusskapis izmet karstu gaisu, un sūknis absorbē siltumu)

Visas termiskās ierīces ietver iztvaicētāju, kompresoru, kondensatoru un izplešanās vārstu. Atkarībā no siltuma avota izšķir ūdeni, gaisu un citas ierīces. Darbības princips ir ļoti līdzīgs ledusskapim (tikai ledusskapis izdala karstu gaisu, un sūknis uzņem siltumu).

Lielākā daļa ierīču darbojas gan pie pozitīvas, gan negatīvas temperatūras, tomēr ierīces efektivitāte ir tieši atkarīga no ārējiem apstākļiem (t.i., jo augstāka apkārtējās vides temperatūra, jo ierīce būs jaudīgāka). Kopumā ierīce darbojas šādi:

1. Siltumsūknis saskaras ar apkārtējiem apstākļiem. Parasti ierīce iegūst siltumu no zemes, gaisa vai ūdens (atkarībā no ierīces veida).
2. Ierīces iekšpusē ir uzstādīts īpašs iztvaicētājs, kas ir piepildīts ar aukstumaģentu.
3. Saskaroties ar vidi, aukstumaģents vārās un iztvaiko.
4. Pēc tam aukstumaģents tvaika veidā nonāk kompresorā.
5. Tur tas saraujas - tāpēc tā temperatūra nopietni paaugstinās.
6. Pēc tam apsildāmā gāze nonāk apkures sistēmā, kas noved pie galvenā dzesēšanas šķidruma sildīšanas, ko izmanto telpu apkurei.
7. Aukstumaģents pamazām atdziest. Beigās tas atkal pārvēršas šķidrumā.
8. Tad šķidrais aukstumaģents nonāk īpašā vārstā, kas nopietni pazemina tā temperatūru.
9. Beigās aukstumaģents atkal nonāk iztvaicētājā, pēc kura sildīšanas cikls tiek atkārtots.

Foto 1. Zeme-ūdens siltumsūkņa darbības princips. Zils norāda uz aukstu, sarkans norāda uz karstu.

Priekšrocības:

• Videi draudzīgums. Šādas iekārtas ir atjaunojamie enerģijas avoti, kas ar emisijām nepiesārņo atmosfēru (turpretim dabasgāze rada kaitīgas siltumnīcefekta gāzes, un ogļu dedzināšanai bieži izmanto elektrību, kas arī piesārņo gaisu).
• Laba alternatīva gāzei. Siltumsūknis ir ideāli piemērots telpu apkurei gadījumos, kad gāzes izmantošana viena vai otra iemesla dēļ ir apgrūtināta (piemēram, ja māja atrodas tālu no visām galvenajām inženierkomunikācijām). Sūknis labvēlīgi salīdzina ar gāzes apkuri arī ar to, ka šādas iekārtas uzstādīšanai nav nepieciešama valsts atļauja (bet urbjot dziļurbumu, tā tomēr ir jāsaņem).
• Lēts papildu siltuma avots. Sūknis ir ideāli piemērots kā lēts papildu barošanas avots (labākais variants ir izmantot gāzi ziemā un sūkni pavasarī un rudenī).

Trūkumi:

1. Termiskie ierobežojumi ūdens sūkņu izmantošanas gadījumā. Visas termoierīces labi darbojas pozitīvās temperatūrās, savukārt negatīvās temperatūrās daudzi sūkņi pārstāj darboties. Tas galvenokārt ir saistīts ar to, ka ūdens sasalst, kas padara to neiespējamu izmantot kā siltuma avotu.
2. Var rasties problēmas ar ierīcēm, kas izmanto ūdeni kā siltumu. Ja apkurei izmanto ūdeni, tad būs jāatrod stabils avots. Visbiežāk šim nolūkam ir jāizurbj aka, kā rezultātā var palielināties ierīces uzstādīšanas izmaksas.

Uzmanību! Sūkņi parasti maksā 5-10 reizes vairāk nekā gāzes katls, tāpēc šādu ierīču izmantošana, lai ietaupītu naudu, dažos gadījumos var būt nepraktiska (lai sūknis atmaksātos, jums būs jāgaida vairāki gadi)

Siltumsūkņu darbības princips

Jāatzīmē, ka gandrīz jebkurā vidē ir siltumenerģija. Kāpēc gan neizmantot pieejamo siltumu savas mājas apsildīšanai? Šajā jautājumā palīdzēs siltumsūknis.

Siltumsūkņa darbības princips ir šāds: siltums tiek nodots dzesēšanas šķidrumam no enerģijas avota ar zemu potenciālu. Praksē viss notiek šādi.

Dzesēšanas šķidrums iet caur caurulēm, kas ir apraktas, piemēram, zemē. Pēc tam dzesēšanas šķidrums nonāk siltummainī, kur savāktā siltumenerģija tiek pārnesta uz otro ķēdi. Aukstumaģents, kas atrodas ārējā kontūrā, uzsilst un pārvēršas gāzē. Pēc tam gāzveida aukstumaģents nonāk kompresorā, kur tas tiek saspiests. Tas liek aukstumaģentam vēl vairāk uzkarst. Karstā gāze nonāk kondensatorā, un tur siltums pāriet uz dzesēšanas šķidrumu, kas jau silda pašu māju.

Ģeotermālā apkure mājās: kā tā darbojas

Saldēšanas sistēmas ir sakārtotas pēc tāda paša principa. Tas nozīmē, ka iekštelpu gaisa atdzesēšanai var izmantot saldēšanas iekārtas.

Siltumsūkņu veidi

Ir vairāki siltumsūkņu veidi. Bet visbiežāk ierīces tiek klasificētas pēc dzesēšanas šķidruma veida ārējā ķēdē.

Ierīces var iegūt enerģiju no

• ūdens,
• augsne,
• gaiss.

Iegūto enerģiju mājā var izmantot telpu apkurei, ūdens sildīšanai. Tāpēc ir vairāki siltumsūkņu veidi.

Siltumsūkņi: zeme - ūdens

Labākais variants alternatīvai apkurei ir iegūt siltumenerģiju no zemes. Tātad jau sešu metru dziļumā uz zemes ir nemainīga un nemainīga temperatūra. Kā siltumnesējs caurulēs tiek izmantots īpašs šķidrums. Sistēmas ārējā kontūra ir izgatavota no plastmasas caurulēm. Caurules zemē var novietot vertikāli vai horizontāli. Ja caurules ir novietotas horizontāli, tad ir jāpiešķir liela platība. Vietās, kur caurules ir uzstādītas horizontāli, zemi nav iespējams izmantot lauksaimniecības vajadzībām. Jūs varat sakārtot tikai zālājus vai stādīt viengadīgos.

Lai vertikāli sakārtotu caurules zemē, ir jāizveido vairākas akas līdz 150 metriem dziļumā. Tas būs efektīvs ģeotermālais sūknis, jo temperatūra ir augsta lielā dziļumā pie zemes. Siltuma apmaiņai tiek izmantotas dziļās zondes.

Ūdens-ūdens sūkņa tips

Turklāt siltumu var iegūt no ūdens, kas atrodas dziļi zem zemes. Var izmantot dīķus, gruntsūdeņus vai notekūdeņus.

Jāatzīmē, ka starp abām sistēmām nav būtisku atšķirību. Vismazākās izmaksas ir nepieciešamas, ja tiek izveidota sistēma siltuma iegūšanai no rezervuāra. Caurules jāaizpilda ar dzesēšanas šķidrumu un jāiegremdē ūdenī.Nepieciešama sarežģītāka konstrukcija, lai izveidotu sistēmu siltuma iegūšanai no gruntsūdeņiem.

Gaiss-ūdens sūkņi

Ir iespējams savākt siltumu no gaisa, bet reģionos ar ļoti aukstām ziemām šāda sistēma nav efektīva. Tajā pašā laikā sistēmas uzstādīšana ir ļoti vienkārša. Jums tikai jāizvēlas un jāinstalē vajadzīgā ierīce.

Nedaudz vairāk par ģeotermālo sūkņu darbības principu

Apkurei ļoti izdevīgi izmantot siltumsūkņus. Mājas, kuru platība pārsniedz 400 kvadrātmetrus, ļoti ātri atmaksā sistēmas izmaksas. Bet, ja jūsu māja nav ļoti liela, tad jūs varat izveidot apkures sistēmu ar savām rokām.

Vispirms jums ir jāiegādājas kompresors. Piemērota ir ierīce, kas aprīkota ar parasto gaisa kondicionieri. Mēs to uzstādām pie sienas. Jūs varat izveidot savu kondensatoru. Ir nepieciešams izgatavot spoli no vara caurulēm. Tas ir ievietots plastmasas korpusā. Iztvaicētājs ir arī piestiprināts pie sienas. Lodēšanu, uzpildīšanu ar freonu un līdzīgus darbus drīkst veikt tikai profesionālis. Neatbilstoša rīcība nenovedīs pie laba rezultāta. Turklāt jūs varat gūt traumas.

Pirms siltumsūkņa nodošanas ekspluatācijā nepieciešams pārbaudīt mājas elektrifikācijas stāvokli. Skaitītāja jaudai jābūt 40 ampēriem.

Paštaisīts ģeotermālais siltumsūknis

Ņemiet vērā, ka pašu radīts siltumsūknis ne vienmēr attaisno cerības. Iemesls tam ir pareizu termisko aprēķinu trūkums. Sistēmai ir nepietiekama jauda, ​​un uzturēšanas izmaksas pieaug

Tāpēc ir svarīgi precīzi veikt visus aprēķinus.

Termiskās gaisa-ūdens sistēmas īpašības

Siltumsūknim, kuram šis raksts ir veltīts, atšķirībā no citām šādas ierīces modifikācijām (jo īpaši ūdens-ūdens un zeme-ūdens), ir vairākas priekšrocības:

• ietaupa elektroenerģiju;
• uzstādīšanai nav nepieciešami apjomīgi zemes darbi, urbumu urbšana, speciālu atļauju saņemšana;
• Ja sistēmu pievienojat saules paneļiem, varat nodrošināt tās pilnīgu autonomiju.

Būtiska priekšrocība siltumsistēmai, kas iegūst vēja enerģiju un nodod to ūdenim, ir simtprocentīga vides drošība.

Pirms turpināt sūkņa konstrukciju, ir jānoskaidro, kādos gadījumos sistēma izpaužas maksimāli efektīvi, un kad tās lietošana ir nepraktiska.

Siltumsūkņu sistēmu, kas iegūst enerģiju no gaisa masas, var izmantot visu veidu siltumnesēju, ko izmanto NVS valstīs: ūdens, gaisa, tvaika apsildīšanai.

Pielietojuma un darba specifika

Siltumsūknis produktīvi strādā tikai temperatūras diapazonā no -5 līdz +7 grādiem. Pie gaisa temperatūras +7 sistēma ģenerēs vairāk siltuma nekā nepieciešams, un pie rādītāja zem -5 apkurei ar to nepietiks. Tas ir saistīts ar faktu, ka koncentrētais freons konstrukcijā vārās -55 grādu temperatūrā.

Teorētiski sistēma var radīt siltumu pat 30 grādu salnā, taču apkurei ar to nepietiks, jo siltuma jauda tieši atkarīga no aukstumaģenta viršanas temperatūras un gaisa temperatūras starpības.

Tāpēc ziemeļu reģionu iedzīvotājiem, kur saaukstēšanās iestājas agrāk, šī sistēma nedarbosies, un dienvidu reģionu mājās tā var efektīvi kalpot vairākus aukstos mēnešus.

Ja telpā ir uzstādītas standarta baterijas, siltumsūknis darbosies mazāk efektīvi. Pats labākais, ka gaiss-ūdens iekārta ir apvienota ar konvektoriem un citiem radiatoriem ar lielu platību, kā arī ar "siltās grīdas", "siltās sienas" ūdens tipa sistēmām.

Arī pašai telpai jābūt labi izolētai no ārpuses, tajā ir iebūvēti daudzkameru logi, kas nodrošina labāku siltumizolāciju nekā parastie koka vai plastmasas.

Siltumsūknis vislabāk mijiedarbojas ar "siltās grīdas" ūdens sistēmu, kurai nav nepieciešams uzsildīt dzesēšanas šķidrumu virs 40 - 45ºC

Paštaisīts siltumsūknis var efektīvi apsildīt mājas līdz 100 kvadrātmetriem. m un tiek garantēta 5 kW jauda. Jāsaprot, ka freonu nevar pietiekami kvalitatīvi ieliet mājās izveidotā konstrukcijā, tāpēc jārēķinās ar tā viršanas temperatūru līdz -22 grādiem.

Mājas montāžas ierīce ir ideāli piemērota siltuma padevei garāžai, siltumnīcai, saimniecības telpai, nelielam privātam baseinam utt. Sistēma parasti tiek izmantota kā papildu apkure.

Elektriskais apkures katls vai cits tradicionāls aprīkojums apkures sezonai būs vajadzīgs jebkurā gadījumā. Liela sala laikā (-15-30 grādi) siltumsūkni ieteicams izslēgt, lai netērētu elektrību, jo šajā periodā tā efektivitāte nav lielāka par 10%.

Siltumsūkņi nodrošina pietiekami daudz enerģijas, lai uzsildītu ūdeni iekštelpu privātajos baseinos (+)

Kā sistēma darbojas

Darba viela struktūrā ir gaiss. Caur āra bloku, kas ir uzstādīts uz ielas, skābeklis caur caurulēm nonāk iztvaicētājā, kur tas mijiedarbojas ar aukstumaģentu.

Freons temperatūras ietekmē kļūst gāzveida (jo vārās pie -55 grādiem) un uzkarsētā veidā zem spiediena nonāk kompresorā. Ierīce saspiež gāzi, tādējādi paaugstinot tās temperatūru.

Karstais freons nonāk uzglabāšanas tvertnes (kondensatora) kontūrā, kur siltums tiek nodots ūdenim, ko vēlāk var izmantot apkures un karstā ūdens organizēšanai. Kondensatorā freons zaudē tikai daļu siltuma un joprojām ir gāzveida stāvoklī.

Izejot caur droseļvārstu, tiek izsmidzināts aukstumaģents, kā rezultātā tā temperatūra pazeminās. Freons kļūst šķidrs un šādā veidā nonāk iztvaicētājā. Cikls tiek atkārtots.

Attēlā shematiski parādīta elementārā siltumsūkņa principa realizācija, kas sadalīta ar kompresoru un paplašinātāju divās ķēdēs - augsta un zema spiediena.

Tiem, kuri vēlas patstāvīgi uzbūvēt siltumsūkni no atkritumiem un novecojušām iekārtām, piemēram, no veca ledusskapja, palīdzēs mūsu ieteiktajā rakstā sniegtā informācija.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Video iepazīstinās ar ierīces darbības principu un iespējām:

Rezultātā varam secināt, ka ūdens-ūdens siltumsūknis tiek uzskatīts par efektīvu videi draudzīgu iekārtu, kas paredzēta māju apsildīšanai līdz 150 kvadrātmetriem. Lielākas teritorijas sakārtošanai jau var būt nepieciešami diezgan sarežģīti inženiertehniskie apsekojumi.

Ja, lasot sniegto informāciju, rodas kādi jautājumi, lūdzu, uzdodiet tos zemāk esošajā blokā. Gaidām jūsu komentārus, jautājumus par tēmu, stāstus un fotogrāfijas par mini hidroelektrostacijas būvniecību ar savām rokām. Mūs interesē jūsu viedoklis.