משאבת חום מים למים: מכשיר, עקרון הפעולה, כללים להסדרת חימום על בסיסו

לחימום ואספקת מים חמים לבתים פרטיים כדאי להשתמש במשאבת חום מים למים המופעלת ממקורות טבעיים - מי תהום, נהרות, מאגרים וכו'. המערכת בטוחה לחלוטין לסביבה ואינה דורשת עלויות קבועות עבור חומרים מתכלים, וזו הסיבה שהיא הופכת יותר ויותר מבוקשת.

נדבר על אפשרויות למשאבת חום המשתמשת באנרגיה אקולוגית ממים כדי להעביר אותה למערכות חימום ביתיות. עבור בעלי מלאכה סקרנים, תיארנו את עקרונות הפעולה של אפשרויות מכשיר פופולריות וטכנולוגיית בנייה. כאן תגלו איזה ציוד נדרש כדי שהמערכת תפעל.

עקרון הפעולה של משאבת חום מים למים

משאבת החום מגלמת את העיקרון של מחזור קרנו.היא נעוצה בעובדה שחומר הנע במערכת סגורה ומשנה את מצב הצבירה שלו מנוזל לגזי בהשפעת גורמים כימיים, פיזיקליים או תרמיים משחרר וסופג כמות עצומה של אנרגיה תרמית.

החומר העובד הוא נשא תרמי - מים מבאר או מאגר.

גם בחורף, מעיינות טבעיים בעומק מסוים שומרים על טמפרטורה חיובית, כך שניתן להפיק מהם אנרגיה תרמית בכל ימות השנה. החיסרון היחיד של ההתקנה הוא צריכת החשמל הגבוהה והצורך ברכישת ציוד נוסף.

התרשים מציג את נתיב מחזור המים והקירור. המערכת מאפשרת לקבל אנרגיה תרמית, ללא קשר לעונה

המרכיבים העיקריים של משאבת חום מים למים:

• מַדחֵס;
• מְאַדֶה;
• קַבָּל;
• שסתום אינדוקציה התפשטות;
• מערכת אוטומטית המנטרת מחוונים;
• קווים מרובים של צינורות נחושת;
• חומר עבודה (קרר).

באמצעות משאבה מיוחדת זורמים מים דרך צינורות מהמקור ליחידת החימום, ולאחר מכן הם יוצרים אינטראקציה עם גז (פריאון), הרותח בטמפרטורה של +2-3 מעלות. פריאון סופג חלק מהחום מהמים ונשאב לתוך המדחס, שם הטמפרטורה שלו עולה במהלך הדחיסה.

ציוד משאבת חום תופס הרבה מקום, אבל מספק הזדמנות להיפטר מהתלות בשירות

לאחר מכן, נוזל הקירור נכנס למעבה, ולאחר מכן החומר החם מחמם את המים לטמפרטורה נתונה (מ+40 עד +80 מעלות), אשר מועבר דרך צינורות מערכת החימום.

מים מקוררים נכנסים למאייד ואז מתנקזים לבאר הקולטת.לאחר מעבר דרך המעבה, נוזל הקירור הופך לנוזלי ומתאסף בתחתית האלמנט, ואז חוזר דרך המצערת למיקומו המקורי. ואז המחזור חוזר על עצמו.

מה לחפש כשמארגנים חימום כזה?

ישנם מספר רב של שינויים שונים של משאבות חום המיועדות לחצרים מכל מטרה וגודל, כמו גם פועלים בתנאים שונים. הציוד מיועד לחימום בתים בשטח כולל של 50 עד 150 מ"ר.

הנחיה מס' 1 - קשיות מים

איכות המים של באר או מאגר ממלאת תפקיד חשוב בבחירת ציוד. לא כל הדגמים מסוגלים לעבוד על מים קשים המכילים כמויות גדולות של מנגן וברזל.

ריכוז גבוה של אלמנטים אלו פוגע במערכת - נוצרת קורוזיה על הצינורות מהר יותר, מה שמוביל לירידה ביעילות הציוד ובחיי השירות שלו.

לכן, לפני רכישת משאבת חום, קח דגימת מים ולנתח אותו על נוכחותם של יסודות קורט אלה ואחרים - מימן גופרתי, אמוניה, כלור וכו'. בדרך כלל, אם הטמפרטורה בבריכה עולה על +13 מעלות, אז יש סבירות גבוהה שיש הרבה יוני ברזל ומנגן במים.

לפיכך, משאבת החום מים למים נבחרה תוך התחשבות בקשיות המים. ישנן מערכות שהאלמנטים שלהן מוגנים בצורה מקסימלית מפני קורוזיה, אך הן יקרות יותר.

הנחיה מס' 2 - מצב הפעלה

משאבת החום יכולה לשמש כמקור החום הבלעדי או בשילוב עם מערכות אחרות. לכן, לפני שבוחרים דגם, חשוב לקבוע באיזה מצב המכשיר יפעל.

ישנם שני סוגים של פעולת מערכת:

• חַד עֶרכִּי. המכשירים בעלי עוצמה רבה ומתאימים לחימום הבית.
• בivalent. מכשירים פחות יעילים משלימים את ציוד החימום העיקרי.

כדי לבנות מערכת אוטונומית עם יחידת חימום מים למים ראשית, אתה צריך סוג מונוולנטי.

הנחיה מס' 3 - כוח משאבה

כוח הוא אינדיקטור חשוב בעת בחירת משאבת חום, שכן ביצועי המערכת תלויים בו. ככל שההספק גבוה יותר, כך יעילות הציוד גבוהה יותר, אך צריכת האנרגיה גבוהה יותר.

הביצועים של משאבת החום מים למים נבחרים בהתאם לצרכים האמיתיים

אם תבחרו במכשיר עם כוח לא מספיק, יעילות המערכת תפחת אם איבוד החום בבית יעלה על כמות האנרגיה שמספקת המערכת.משאבת החום יכולה לפעול מסביב לשעון, אך לא תהיה לה השפעה עקב הירידה בטמפרטורת המים.

כאשר אובדן החום של מבנה נמוך מהעברת החום של המערכת, המשאבה בדרך כלל מתחילה אוטומטית למשך מספר דקות, מחממת את המים לטמפרטורה שנקבעה ומעבירה אותם דרך המערכת. ואז הוא נכבה עד שהטמפרטורה יורדת בכמה מעלות. ואז המחזור חוזר על עצמו.

הנחיה מס' 4 - פונקציונליות של דגם ספציפי

למשאבות חום עשויות להיות פונקציות נוספות, אלה הן:

• מערכת בקרה אוטומטית שתאפשר לכם להתאים את מיקרו אקלים החדר לפי טעמכם. השליטה מתבצעת בדרך כלל באמצעות שלט רחוק.
• פונקציית חימום מים לאספקת מים חמים.
• בית אטום לרעש.
• אפשרות חיבור למערכות חימום אחרות, קולטי שמש, שיהפכו את ציוד החימום לאוטונומי לחלוטין.

חיי השירות של משאבות חום מים למים בדרך כלל עולה על 30 שנה.

לא פחות חשוב בבחירת הציוד הוא עלות ההתקנה וההתקנה.

חישוב כוח משאבת החום הנדרש

לפני רכישת מערכת, חשוב לערוך תחילה פרויקט ולחשב את הספק הציוד הנדרש. פרודוקטיביות מחושבת תוך התחשבות בצרכים בפועל לאנרגיה תרמית. צריכת חום, איבוד חום בבית ונוכחות או היעדר מעגל נלקחים בחשבון DHW.

אלגוריתם חישוב:

1. אנו מחשבים את השטח הכולל של מתחמים מחוממים.
2. אנו קובעים את כמות האנרגיה הנדרשת לחימום. המחוון האופטימלי למ"ר 1 הוא 0.07 קילוואט.
3. כדי לחמם בית של N מ"ר, תזדקק ל-N*0.07 קילוואט.
4. ל DHW למספר המתקבל מתווספים 15-20% נוספים, כלומר N*0.07*0.85 או N*0.07*0.80.

חישוב זה יהיה אופטימלי עבור חדרים עם תקרות שלא יעלו על גובה 2.7 מ'. חישובים מדויקים יותר יבוצעו על ידי מומחים במהלך הכנת הפרויקט.

עבודת הכנה לפני הניתוח

הכנה להרכבה, חיבור והפעלה של משאבת חום מסדרת מים למים כוללת מספר שלבים סטנדרטיים אליהם נכיר בהמשך.

בחירת מקור המים האופטימלי

יש לציין שלא כל קוד פתוח או באר מים מתאים לפעולה ללא הפרעה של משאבת החום. איכות המים משחקת תפקיד חשוב, אך מסננים יעזרו לפתור את בעיית הזיהום.

מותר להשתמש במאגר או בריכה הנמצאים ברדיוס של 100 מטר מהמבנה. אם אין מקור כזה, אזי מתעורר הצורך לקדוח בארות.

בחירת המקור למשאבת חום צריכה להתבסס על נוחות השימוש ועלות השימוש. אם יש מאגר פתוח קרוב, עדיף להשתמש בו

ההתנהגות של קוד פתוח צפויה יותר ממי תהום, ולכן אם אפשר, עדיף לתת עדיפות למאגרים.

התקנה של מערכת תרמית באמצעות באר

כדי להתקין מערכת באמצעות משאבת חום, תזדקק לשתי בארות. אחת מהבארות נקראת בדרך כלל חיוב. זה לתוך זה כי משאבה מיוחדת טובלת, בעזרתה מים נלקחים לעיבוד שלאחר מכן במערכת. הבאר השנייה היא באר קולטת. מים מקוררים מנוקזים לתוכו.

בארות הניקוז והאספקה ​​חייבים להיות ממוקמים במרחק של לפחות 15 מטרים זה מזה.

עומק באר החיוב לא יעלה על 50 מטר. ככל שמקור המים עמוק יותר, כך המשאבה נדרשת לאספקתו חזקה יותר, מה שיגדיל את כמות האנרגיה הנצרכת.

בניית באר חיוב

לפני שמתחילים להפעיל באר חיוב, חשוב לברר כמה מים היא יכולה להפיק וכמה נוזלים נדרשים כדי לספק חום לחדר כולו. ככל שטמפרטורת המים גבוהה יותר, כך יידרש פחות לחימום.

חשוב לחשב מראש את הנפח V, אשר יש לשאוב מתוך הבאר תוך שעה כדי לחמם את החדר. נניח שיש משאבה שתפוקת החום שלה שווה למספר מסוים ש קילוואט, וצריכת חשמל - למספר פ קילוואט. תצטרך גם לברר את הטמפרטורה של מי התהום (t1) והטמפרטורה שלהם לאחר חילופי טמפרטורה (t2).

ואז הנוסחה לחישוב נפח כמות המים הדרושה לשעה נראית כך:

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

זה בלתי אפשרי מבחינה אנליטית לקבוע את יכולתה של באר חיוב לייצר את נפח המים הנדרש, ולכן היא נבדקת. במשך 3 ימים, המשאבה שואבת ללא הפרעה מים מהבאר. בדרך זו נבדקת גם הבאר הקולטת ביכולתה לקלוט את כמות המים הנדרשת בעומס גבוה.

חשוב להבין שמי התהום מתנהגים בצורה בלתי צפויה, ולכן כמות המים מבאר חיוב עשויה להצטמצם עם הזמן. לדוגמה, באביב יש גאות ושפל, אבל בחורף, להיפך, המים יורדים. אם אין מספיק מים בבאר, המערכת נכבית אוטומטית והחימום אינו מתרחש.

תכונות של באר הקבלה

באר הצינור הקולט ממוקמת במורד מי התהום. זה בלתי אפשרי מבחינה אנליטית לקבוע לאיזה כיוון המים נעים. לכן, בפועל, באר שרירותית נבחרת כבאר חיוב ומשגרת לתוכה צוללת לִשְׁאוֹב.

אם מפלס המים לא יורד במהלך פעולת המערכת, הבחירה נעשתה בצורה נכונה.אם המפלס ירד וטמפרטורת המים ירדה, אז יש צורך לשנות את עמדות הבארות - זז צוללת לשאוב לתוך חור אחר.

יש לטבול את צינור הניקוז לבאר הקולט כמה סנטימטרים במים, מבלי להגיע לתחתית. אם תשליך נוזל פסולת מלמעלה, זה יוביל לריבוי מים. באר הצינור עלולה להפסיק לקבל מים ולהיסתם.

התוצאה מאיימת על הצפת גדות, ובחורף, ציפוי אפשרי. האפשרויות הטובות ביותר למקור קליטה הן נהר או בריכה. אם חפצים אלו אינם בקרבת מקום, אזי יש צורך לקדוח באר קולט אחד או יותר על מנת להבטיח מפני הצפת יתר.

האיור מציג דוגמה לשימוש באר אחת כבאר קבלה וחיוב

אי אפשר לברר אם באר תקבל מים בניתוח או בבדיקה. תרגול מראה כי באר ניקוז יכולה לספוג מים ללא הפרעה במשך שנים רבות, או שהיא יכולה להיכשל לחלוטין בעונה אחת.

ישנן טכנולוגיות המאפשרות להשתמש בבאר אחת כבאר חיוב ובאר קליטה, אך שיטה זו אינה יעילה - הפעולה תלווה בקשיים, ירידה בטמפרטורת המים, ירידת מים ועוד מספר בעיות.

תכנון מערכת באמצעות מאגר

הבריכה שנבחרה חייבת להיות עמוקה מספיק כך ששכבות המים התחתונות לא יקפאו בזמן כפור חמור. באזורי הדרום העומק האופטימלי יהיה כ-1 מטר, באזורי הצפון יידרש מקור בעומק של 3 מטר. כמו כן, על הבריכה להיות יציבה - תנודות במפלס המים וירידתה אינן מקובלות.

יש שני צינורות למאגר - חיוב וקבלה.משאבה טבולה מותקנת באזור הקליטה

מומלץ להשתמש בדגמים העשויים מ HDPE, מאופיין בעמידות ואמינות. חשוב להגן על צינורות מפני הקפאה על ידי בידוד נוסף ומפני פריצות דרך.

הכנת הבית שלך להתקנת משאבת חום

כדי ליצור אינטראקציה עם משאבת חום מים למים, הבית חייב להיות מצויד במערכת חימום מבוססת מים, המוצגת בצורה של צינורות וסוללות רדיאטור. לבידוד טוב יותר, מותר גם להתקין צינורות חימום ברצפה ובקירות.

אם הציוד ישמש לאספקת מים חמים, אז הבית חייב להיות מערכת איסוף. כדי להפעיל את המשאבה, אתה צריך להיות מחובר לרשת חשמל עם כוח בלתי מוגבל.

ללא אמצעים נוספים לבידוד תרמי של הבית (בידוד מבחוץ, התקנה של חלונות כפולים וכו') הפעלת משאבת חום אינה הגיונית.

מומחים ממליצים להתקין בנוסף אספקת מערכת אוורור עם מנגנון חימום אוויר. הפראון המשמש בציוד מזיק לבני אדם. אם במעגל המערכת יש מיקרו שברים, הגז ישתחרר ובכך יעקור אוויר מהחדר. הקירור עלול לגרום להחמרה של מחלות ריאה והתקפי אסטמה בבני אדם.

משאבת חום היא ציוד כבד, משקלה יכול להגיע לטון (תלוי בהספק ובגודל), ולכן במקרים מסוימים התקנתה מצריכה בניית תשתית משלה, לא מחוברת לבסיס הקוטג'.

לפני התקנת הציוד, עליך לקחת בחשבון את הממדים המותרים של החדר ולשמור על המרחק לקירות המצוינים בדרכון המוצר.

ציוד אפשרי

בְּחִירָה ציוד נוסף למשאבת חום - משימה אחראית, שהפתרון שלה קובע במידה רבה את חיי השירות ארוכי הטווח של מערכת החימום בכללותה ואת היעדר בעיות בפעולה.

צולל משאבה לבארות ומאגרים

אם המערכת משתמשת במשאבת חום כדי לספק מים חמים, אז מכשיר עם הספק נמוך יכול להפחית את הלחץ בברזים. משאבה חזקה תפתור בעיה זו, אך היא צורכת יותר אנרגיה. הספק מינימלי מותר במהלך הפעולה FGP - 1 קילוואט.

ישנם שינויים רבים ושונים צוללת משאבות הבחירה נעשית תוך התחשבות בשלושה קריטריונים, אלה הם:

• כמות נוזליםמשמש לשאיבה (ככל שיש להעביר יותר מים, כך הספק המשאבה חייב להיות גבוה יותר).
• עומק באר (ככל שהבאר עמוקה יותר, עוצמת הציוד צריכה להיות גדולה יותר);
• קוטר באר (באופן מסורתי, פירים בגודל 4 אינץ' עדיפים כי יש להם את המספר הגדול ביותר של משאבות, בניגוד לאלו של 3 אינץ').

כדי לקבוע את עומק הבאר, יש צורך לחבר משקל לחבל ולהוריד אותו לתוך הפיר. החלק הרטוב של החבל יציין את מלוא עומק הבאר, החלק היבש יקבע את המרחק מתחילת המים לפני השטח.

המשאבה טבולה בשקע הקידוח לעומק שצוין על ידי יצרן המכשיר. בדרך כלל הדרכון הטכני מציין כמה מטרים צריכים להיות בין פני המים למשאבה, תחתית החפירה והמשאבה

גם משאבות אוניברסליות וגם ציוד שתוכנן במיוחד עבור בארות יכולים להתאים למכרות. אם המכרה פותח על ידי אנשי מקצוע, אז הוא פחות סתום עם חול, אז אתה יכול להשתמש בבטחה משאבה אוניברסלית.

משאבות שתוכננו במיוחד עבור בארות יקרות יותר, אך הן מתמודדות היטב עם חול ולכלוך ופחות נסתמות. אלה אוניברסליים רגישים לתכולה אורגנית גבוהה; יש לנקות אותם באופן קבוע מלכלוך, וכתוצאה מכך חיי השירות שלהם מצטמצמים.

יש להעדיף משאבות עם אוטומציה, שכן אם המנוע מתחמם יתר על המידה, יש סתימה יתרה או שאין מים בבאר, הן נכבות מעצמן, וכתוצאה מכך המנוע אינו מתחמם יתר על המידה ונכשל.

בהתבסס על עקרון הפעולה, ישנם 2 סוגים צוללת משאבות:

• צֶנטרִיפוּגָלִי.
• רוֹטֵט.

לעבודה בבארות המייצרות מים באבן גיר, עדיפים מודלים עמוקים צנטריפוגליים. הם רגישים למים עם גרגרי חול ותרחיף חימר.

אם משאבת החום תהיה מחוברת למאגר פתוח, עדיף להשתמש בציוד שאיבה משטח המיועד לשאיבת מים מלוכלכים, או במכשיר רטט זול.

משאבת חום מחליף חום בינוני

במשאבות חום, ייתכן שהפריאון לא יתקרר מספיק טוב במהלך המחזור, מה שגורם לחימום יתר של המדחס עקב טמפרטורות פריקה מוגזמות. לכן, חשוב לשפר את קירור החומר, ובכך להפחית את הלחץ במעגלים.

ישנה בעיה נוספת המשותפת לכל משאבות החום - הקירור יכול להתערבב עם אדי מים. אם נוזל נכנס למדחס, זה עלול להתרחש פטיש מים. במקרה זה, יהיה צורך בתיקון או החלפה של החלק. כמו כן, יכולים להיכנס מים לשמן, וקשה להוציא אותם משם.

כל הבעיות שתוארו לעיל נפתרות על ידי התקנת מחליף חום ביניים.ישנם שלושה סוגים של מחליפי חום - סוג פתוח, מעטפת וצינור וסליל.

שינוי הסוג הפתוח מנטרל את הנוזל שנכנס לפראון במהלך המחזור, מה שממזער את הסבירות פטיש מים מַדחֵס. המכשיר מציג ביצועים גבוהים עם צריכת חשמל מינימלית.

בעת התקנת מחליף חום מסוג פתוח, חשוב לבחור את הגודל הנכון של צינור הנוזל כדי להבטיח דחיסת לחץ מינימלית

צינורות שנבחרו כהלכה ינטרלו את האפשרות של נוזל רותח. במקרה זה, על השסתום להיות בעל תפוקה מספקת כדי שהנוזל יוכל לחדור לתוך המכשיר בהפרש לחץ נמוך.

מחליף החום של המעטפת והצינור מוצג בצורה של מבנה סגור. חילופי חום מתרחשים דרך דפנות הצינורות, והנוזל והקירור שבו אינם מתערבבים, בניגוד לאלו הפתוחים, המספקים לחץ גבוה למחזור הקיטור והאוויר.

מחליף חום סליל נבדל בנוכחות של וסת זרימה השולט על זרימת פריאון נוזלי. גודל המכשיר תלוי ישירות בעוצמת משאבת החום. יש צורך לבחור מוצר תוך התחשבות בפונקציונליות ובכמות הזמינה. רצוי לתת עדיפות לדגמים מתקפלים.

מסנני משאבת חום

מים מבארות או מאגרים אינם מגיעים בצורה טהורה. הוא עשוי להכיל חול, לכלוך, יסודות קורט שונים - ברזל, מימן גופרתי, מנגן, כלור, אמוניה ועוד. לפני הכניסה למשאבת החום יש לסנן את המים.

קודם כל, יש צורך לחסל חומרים גדולים - אבנים, חול, לכלוך, סחף. כדי להסיר אותם מהמים, יש צורך בהתקנה הידרוציקלון.

הידרוציקלון הוא מכשיר הנדרש לטיהור מים גס.יש לבחור אותו תוך התחשבות בכוח המשאבה

לאחר מכן, חשוב להתקין מסננים שמסלקים ברזל, מימן גופרתי, מנגן ואמוניה. מיקרו-אלמנטים אלו מקצרים את חיי הציוד וחושפים אותו לקורוזיה.

אתה יכול להשתמש במסננים אוסמוזה הפוכה, מרככים, מסירי ברזל והשינויים שלהם. כדי לספק מים חמים לשתייה, כדאי לצייד אותם בנוסף במסנני פחמן ובמעקר UV המשמיד חיידקים ווירוסים.

גנרטור חשמלי לכוח גיבוי

משאבות חום פועלות מרשת החשמל, כך שאם תהיה הפסקת חשמל הבית יישאר ללא חימום. רצוי לרכוש בנוסף גנרטור חשמלי הפועל על חומרים דליקים.

חשוב שהגנרטור החשמלי יוכל לייצר את הכוח הדרוש להפעלת מדחס המשאבה

תכונות הפעולה של משאבת חום כזו

פעם בשנה, יש צורך לערוך בדיקה חזותית עצמאית של רכיבי המשאבה, עקוב אחר ההמלצות לתחזוקה - יש לשמן את החלקים בזמן, לפקח על הפעולה הנכונה של המכשיר בעת שאיבת מים.

סוגים מסוימים של ציוד דורשים בדיקה קבועה (בדרך כלל 1-2 פעמים בשנה) על ידי מומחי מרכז שירות. במהלך הבדיקה מתגלה הדברים הבאים:

• שמן מנוע דולף דרך סדקים במעגל;
• איכות ההידוק והחיבורים;
• רמת לחץ במיכלים ובמעגלים;
• תקלות בחיווט החשמל.

התקנת משאבת חום מים למים צריכה להתבצע על ידי מומחים מיומנים. חוסר היעילות של המערכת נובע לרוב מהתקנתה השגויה. ציוד תרמי מתאים לשימוש הן על ידי תושבי אזור הדרום והצפון.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

הסרטון יציג בפניכם את עקרון הפעולה והתכונות של המכשיר:

כתוצאה מכך, אנו יכולים להסיק כי משאבת חום מים למים נחשבת לציוד ידידותי לסביבה יעיל המיועד לחימום בתים עד 150 מ"ר. סידור שטח גדול יותר עשוי לדרוש סקרים הנדסיים מורכבים למדי.

אם יש לך שאלות כלשהן במהלך קריאת המידע שסופק, אנא שאל אותן בבלוק למטה. אנו מחכים להערות שלך, שאלות בנושא, סיפורים ותמונות על הקמת תחנת כוח מיני הידרואלקטרית במו ידיך. אנו מעוניינים לדעתכם.