Šilumos siurblys "vanduo-vanduo": įrenginys, veikimo principas, šildymo organizavimo taisyklės pagal jį

Kolektoriaus dirvožemio vandens rūšys

Žemės šilumos siurblio kolektorius gali būti dviejų tipų (2 pav.):

• Vertikalus;
• Horizontaliai.

Ryžiai. 2 Grunto siurblių kolektorių tipai: vertikalūs ir horizontalūs

Vertikalusis kolektorius – tai ilgas vamzdynas, nuleistas į šulinį, kurio ilgis nuo 40 iki 150 m. Šio tipo šilumokaičiai geresni už horizontalius tuo, kad tokiame gylyje temperatūra aukštesnė. Jei šulinys yra labai gilus, tada šilumokaityje taip pat yra apsauginis korpusas, o jei gylis yra palyginti mažas, tai nėra būtina.Tačiau reikšmingas šio rezervuaro išdėstymo metodo trūkumas yra didelė tokio šulinio kaina.

Žinoma, ekspertai rekomenduoja gręžti gręžinį giliau. Bet jei technika ar gruntas neleidžia, galima padaryti kelis šulinius. Pavyzdžiui, galima padaryti vieną 80 m gylio šulinį arba 4 šulinius po 20 m. Svarbiausia, kad viso rezultato pakaktų namui šildyti. Gali būti uolėtas gruntas, su kuriuo gana sunku dirbti, jame galima gręžti ne daugiau 15-20 metrų šulinius.

Horizontalus kolektorius (3 pav.) - tokio tipo grunto kolektorius, skirtas grunto-vandens siurbliui, atrodo kaip vamzdynas, nutiestas horizontaliai iki tam tikro gylio, po žemės sluoksniu. Šį kolektorių lengva montuoti.

Ryžiai. 3 Požeminio vandens siurblio išorinė grandinė

Plotas, kuriame sumontuotas molinio šilumos siurblio kolektorius, yra gana didelis, priešingai nei vertikalioje versijoje, kuriai reikia nedidelio žemės sklypo. Paprastai horizontalus šilumokaitis užima nuo 25 iki 50 m2, o gal ir daugiau, priklausomai nuo šildomo ploto. Neigiamas šio pasirinkimo veiksnys yra tas, kad plotas su šiuo rinktuvu gali būti naudojamas tik vejai.

Atsižvelgiant į įvairias aplinkybes, šilumokaitis gali būti klojamas zigzagu, kilpomis, gyvate ir kt.

Labai svarbu, koks yra grunto, kuriame sumontuotas šilumokaitis, šilumos laidumas. Tai priklauso nuo žemės kokybės, pavyzdžiui, jei dirvožemis drėgnas, tada šilumos laidumas yra didesnis, o jei dirvožemis yra smėlio, tada šilumos laidumas yra mažas.

Jei šilumokaityje yra daug kilpų, į konfigūraciją turi būti įtrauktas cirkuliacinis siurblys.

Energijos nešėjai už ar prieš?

Tačiau tai dar ne viskas.Pabrangę energijos nešėjai ir didelės jų pristatymo išlaidos lemia spartų šilumos ir elektros energijos brangimą. O tai verčia vartotojus ieškoti naujų taupymo būdų. Net iš mokyklinių vadovėlių prisimename, kad šilumos perdavimas teka iš įkaitusių kūnų į vėsesnius, bet ne atvirkščiai. Mūsų šimtmečių patirtis neprisimena atvirkštinės procedūros, ir mokslas tai įrodo. Tačiau gudrūs šiuolaikiniai inžineriniai metodai leidžia perduoti šilumą priešinga kryptimi – nuo ​​mažiau įkaitusio kūno į karštesnį.

Šilumos perdavimo šilumos siurblyje schema

Mums nėra nieko stebėtino, pavyzdžiui, šaldytuvo veikime. Kur šiluma iš šaldiklio, kurios temperatūra dažnai būna neigiama, patenka į aplinką. Jei ši šiluma naudojama pastatams šildyti, o šaldymo kamerą pakeis patikrintas, nuolat veikiantis natūralus šilumos šaltinis, tai bus vadinamasis šilumos siurblys.

Paprastas šilumos siurblys (oras-oras), kuriuo galima šildyti gyvenamąją patalpą – tai visiems pažįstamas kondicionierius, turintis šildymo funkciją. Sėkmingai galite juo naudotis, nes šiandien yra kondicionierių, kurie gali veikti net esant žymioms minusinėms temperatūroms – iki -15 gr. ir žemiau. Tačiau jei norime gauti didžiausią efektyvumą ir komfortą šildant visą namą tokiu ekonomišku būdu (o šilumos siurblys yra tris kartus ekonomiškesnis už įprastus šildytuvus ar net daugiau), tuomet reikia naudoti pažangesnes sistemas.

Pastaba: daugelis stebisi – kaip yra, nes egzistuoja energijos tvermės dėsnis.Kodėl toks neproporcingas šilumos perdavimo ir elektros suvartojimo santykis? Visa paslaptis ta, kad šilumos siurblyje elektra eikvojama tik kompresoriaus elektromagnetinei apvijai (kuri, žinoma, įšyla, bet ši šiluma nepanaudojama patalpoms šildyti), o generuojama šilumos energija“, – siurbiama. " nuo išorinės aplinkos dėl specialių šilumos siurblio procesų (tai nurodo pats žodis siurblys). Norėdami tai suprasti, turite žinoti daugiau nei mokyklinį fizikos kursą. Tačiau pabandykime peržvelgti toliau pateiktus pagrindus.

Priima gerai

Didžiausia problema montuojant atviros grandinės šilumos siurblį yra tada, kai vanduo iš viršaus išleidžiamas į šulinį. Taip negerai. Vamzdis turi eiti beveik iki pat šulinio dugno ir pakilti nuo jo 0,5–1 metrą. Viskas, kas yra žemiau, turėtų šnibždėti. Kai vanduo išleidžiamas iš viršaus, šulinys gali greitai uždumblėti ir nebegauti vandens. Atsiranda perpildymas. Jei tai atsitiks su geru minusu gatvėje, tada čiuožykla yra jums skirta. Todėl, jei šalia yra upė ar koks nors rezervuaras, lietaus kanalizacija ar drenažo tranšėja, tada perpildymo atveju geriau prijungti priėmimo šulinį prie jų perpildymo vamzdžiu. Jei šalia nieko nėra, tada priėmimui turėsite išgręžti ne vieną, o du ar daugiau šulinių. Niekas nežino atsakymo į klausimą, kiek ilgai tarnaus priėmimo šulinys. Tai gali užtrukti daugelį metų arba gali užsikimšti po vieno šildymo sezono. Todėl didžiausias atviros grandinės trūkumas yra nenuspėjamumas.

Kitas svarbus momentas. Priėmimo šulinys turi būti pasroviui nuo debeto šulinio, ne mažesniu kaip 6 metrų atstumu. Tai dar vienas dviprasmiškumas. Kaip nustatyti, kuria kryptimi teka požeminė upė. Atsakymas į šį klausimą bus pateiktas tik eksperimentuojant.Jei paleidus šilumos siurblį vanduo neskęsta debete, viskas gerai, atspėjote. Jei pradeda kristi temperatūra, reikia keisti šulinius, perkelti panardinamąjį siurblį. Debeto ir drenažo šulinių vamzdynai geriausiai pagaminti iš HDPE vamzdžių, kaip pigesnės medžiagos. Tokių vamzdžių patikimumo ir ilgaamžiškumo taip pat pakanka.

Idealus variantas yra tada, kai šuliniai yra skersai požeminio srauto. Tada užtenka šulinio šulinyje padaryti nuimamą vamzdyno jungtį, nuimamu vandeniui atspariu kamščiu mesti elektrą į abu šulinius, o šulinius galima kartą per metus pakeisti, keičiant debeto ir priėmimo vietas.

Veikimo principas

Tiems, kurie nelabai išmano temą, verta paaiškinti, kas yra šilumos siurblys oras-vanduo. Tiesą sakant, tai yra „šaldytuvas atbuline eiga“ – prietaisas, kuris aušina orą už savęs ir šildo vandenį, esantį bakelyje. Tada šis vanduo gali būti naudojamas karštam vandeniui ruošti arba namų šildymui.

Šilumos siurblys naudoja uždarą ciklą, sunaudoja tik elektros energiją. Jo efektyvumas matuojamas kaip sunaudotos elektros energijos ir gaunamos šilumos santykis. Šilumos siurblių efektyvumas taip pat matuojamas COP (našumo koeficientu). COP 2 atitinka 200% naudingumo koeficientą ir reiškia, kad 1 kW elektros tieks 2 kW šilumos.

Veikimo principas

Šilumos siurblio veikimą lemia iš vandens išgaunama šiluma. Ežerai, normos, upės, šuliniai, šuliniai tampa vandens šaltiniu. Rezervuaro gylis centrinėje Rusijoje turėtų būti ne mažesnis kaip 2 metrai, kad apatiniai sluoksniai neužšaltų. Pagal šilumokaičio vietą šilumos nuosėdos skirstomos į:

• horizontalus (vamzdžiai klojami žiedais apačioje);
• vertikaliai (šilumokaitis yra vertikaliai šulinyje).

Kadangi neužšąlantys rezervuarai yra ne prie kiekvieno namo, dažniausiai vamzdžiai klojami šuliniuose. Standartinis vanduo-vanduo šilumos siurblys susideda iš kelių pagrindinių dalių:

• šildymo vamzdžiai;
• vandens tiekimo ir išleidimo vamzdžiai;
• garintuvas (spiralė, kurioje garuoja freonas);
• kompresorius;
• kondensatorius (ritė, kurioje freonas yra suskystintas).

Priklausomai nuo metų laiko, požeminio vandens temperatūra yra 4-10 °C, ji svyruoja nedideliais intervalais. Tai užtikrina stabilų ir produktyvų šilumos siurblio darbą. Du gręžiniai gręžiami 8-10 m atstumu vienas nuo kito. Gruntinis vanduo patenka į vamzdį iš pirmo šulinio ir pakyla iki garintuvo, jį šildydamas. Tuo pačiu metu į garintuvą tiekiamas suskystintas freonas. Dėl slėgio kritimo garintuve šiluma iš sienų pereina į šaltnešį. Šaltnešis (freonas) tampa dujinis.

Tada freonas patenka į kompresorių ir suspaudžiamas. Tada jis patenka į kondensatorių, virsta skysčiu, o dėl šio proceso išsiskirianti šiluma patenka į aušinimo skystį (dažniausiai tai yra vanduo). Aušinimo skystis savo ruožtu šildo radiatoriaus vamzdžius. Taip namas šildomas. Požeminis vanduo išleidžiamas į antrąjį gręžinį. Išsamų vaizdą apie veikimo principus pateikia šilumos siurblio diagrama. Kadangi požeminio vandens temperatūra yra stabilesnė už apatinių rezervuarų sluoksnių temperatūrą, daug efektyviau naudoti šulinius. Tačiau čia taip pat turime atsižvelgti į gręžinių gręžimo išlaidas. Sumontuotas šilumos siurblys su vandens-vandens boileriu šildo patalpą ir šildo vandenį buitinėms reikmėms.Siurblio veikimui sunaudojama elektros energija 4-5 kartus mažesnė už jo generuojamą energiją.

Namo šildymo schema naudojant šilumos siurblį Vanduo-Vanduo

Tai įdomu: Saulės kolektorius privačiam namui šildyti - naminis akumuliatorius

Naudingi patarimai

Visuose namo statybos etapuose, pradedant nuo projektavimo, reikia atsiminti, kad HP yra inercinė sistema. Ją galima palyginti su masyvia rusiška krosnele, kuri gaminimo metu dažniausiai būdavo kaitinama kartą per dieną. Tada susikaupusi šiluma būstą šildydavo iki kito ryto.

Sienos iš sunkių rąstų turi gana didelę šiluminę inerciją. Paprasčiau tariant, kai naktis tampa šaltesnė, jie lėtai atvėsta. Gera šiluminė inercija storoms akmens sienoms, taip pat sunkiam betonui ar plytoms.

Putplastis ir putplastis betonas pasižymi geromis šilumos izoliacinėmis savybėmis. Tačiau dėl mažo savitojo svorio jie turi mažą šiluminę inerciją. Šilumos siurblys pastate su sienomis iš tokių medžiagų, staigiai nukritus lauko temperatūrai, ne visada galės „perpumpuoti“ pakankamai šilumos iš lauko į „šiltų grindų“ šildymo sistemą.

Taip pat turite atsižvelgti į kitus veiksnius:

1. Norint sumažinti šilumos nuostolius arba visiškai neužšalti vamzdžiai linijoje tarp namo ir šulinių ar kolektoriaus, būtina juos nutiesti žemiau užšalimo lygio. Kryme pakanka 0,75 metro, o Maskvos platumoje - bent 1,5.
2. Didžiausi šilumos nuostoliai dažniausiai būna per langus. Todėl trigubas stiklas – visai ne prabanga, o ekonomiškai pagrįstas pastato sprendimas. Idealus variantas yra naudoti stiklą, kuris gali atspindėti infraraudonuosius spindulius.
3. Jei vandens paėmimui ir išleidimui naudojami 2 šuliniai, atstumas tarp jų turi būti ne mažesnis kaip 20 metrų.
4. Namų gamybos TN geriau iš pradžių išbandyti ūkinėje patalpoje ar garaže. Grindinio šildymo įrengimas gyvenamajame rajone pareikalaus papildomų išlaidų.

Naminis iš seno šaldytuvo

Be specialių inžinerinių žinių savo rankomis surinkti šilumos siurblį oras-oras iš atskirų kompresorių ir kondensatorių gana sunku. Tačiau mažam kambariui ar šiltnamiui galite naudoti seną šaldytuvą.

Paprasčiausias oro šilumos siurblys gali būti pagamintas iš šaldytuvo, ištraukiant į jį ortakį iš gatvės ir pakabinus ventiliatorių ant galinių šilumokaičio grotelių

Norėdami tai padaryti, šaldytuvo priekinėse duryse turite padaryti dvi skyles. Per pirmąjį gatvės oras pateks į šaldiklį, o per antrąjį apatinį bus grąžintas į gatvę.

Tuo pačiu metu, praeinant per vidinę kamerą, dalis joje esančios šilumos atiduos freonui.

Taip pat galima tiesiog įstatyti šaldymo mašiną į sieną, kai durys atsidaro į išorę, o šilumokaitį gale – į patalpą. Tačiau reikia turėti omenyje, kad tokio šildytuvo galia bus nedidelė, o elektros sunaudojama daug.

Oras patalpoje šildomas šaldytuvo gale esančiu šilumokaičiu. Tačiau toks šilumos siurblys gali veikti tik esant ne žemesnei nei plius penkių laipsnių lauko temperatūrai.

Šis prietaisas skirtas naudoti tik patalpose.

Dideliame kotedže oro šildymo sistemą teks papildyti ortakiais, kurie tolygiai paskirsto šiltą orą visose patalpose.

Šilumos siurblio oras-oras montavimas yra itin paprastas.Būtina sumontuoti išorinius ir vidinius mazgus, o tada sujungti juos tarpusavyje grandine su aušinimo skysčiu.

Pirmoji sistemos dalis montuojama lauke: tiesiai ant fasado, stogo arba šalia pastato. Antrasis namuose gali būti dedamas ant lubų arba sienos.

Lauko bloką rekomenduojama montuoti kelis metrus nuo įėjimo į kotedžą ir toliau nuo langų, nepamirškite apie ventiliatoriaus keliamą triukšmą.

O vidinė sumontuota taip, kad šilto oro srautas iš jo būtų tolygiai paskirstytas visoje patalpoje.

Jei namą, kuriame yra keli kambariai skirtinguose aukštuose, planuojama šildyti oras-oras šilumos siurbliu, tuomet teks įrengti vėdinimo kanalų sistemą su priverstiniu įpurškimu.

Tokiu atveju geriau užsakyti projektą iš kompetentingo inžinieriaus, kitaip šilumos siurblio galios gali neužtekti visoms patalpoms.

Elektros skaitiklis ir apsauginis įtaisas turi atlaikyti didžiausias šilumos siurblio sukuriamas apkrovas. Už lango spustelėjus staigiam šalčiui, kompresorius pradeda vartoti daug kartų daugiau elektros nei įprastai.

Tokiam oro šildytuvui geriausia nutiesti atskirą tiekimo liniją nuo skirstomojo skydo.

Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas freono vamzdžių montavimui. Net mažiausios viduje esančios drožlės gali sugadinti kompresoriaus įrangą

Čia neapsieisite be vario litavimo įgūdžių. Šaltnešio papildymą paprastai reikia patikėti profesionalui, kad vėliau nekiltų problemų dėl jo nutekėjimo.

Šilumos siurblio efektyvumas ir veikimo principas

Šilumos siurblio efektyvumas šildymui visada bus didesnis nei 1. Geoterminėms sistemoms šilumos konversijos koeficientas yra teisingesnis.Jei jis lygus 4, tai reiškia, kad esant 1 kW galiai, šilumos siurblys išėjimo metu tiekia 4 kW energijos, iš kurių 3 kW suteikė žemė.

Šilumos siurblio, skirto namui šildyti, veikimo principas buvo sukurtas XIX amžiaus pradžioje. inžinierius Sadi Carnot ir buvo vadinamas Carnot ciklu. Remiantis tuo įprasto buitinio šaldytuvo veikimas, kuriame produktai aušinami dėl to, kad išsklaidyta šiluma pašalinama per radiatorių į išorę. Bet kreiptis dėl namų šildymo, kai viskas vyksta visiškai priešingai, t.y. šilumos siurblio veikimas paremtas atvirkštinio Karno ciklo principu, juo tapo neseniai.

Šilumos siurblys namų šildymui – tai įrenginys, kuriame žemos temperatūros šiluma paverčiama aukštos temperatūros šiluma, kuri naudojama šildymui. Šilumos šaltinis yra žemė, vanduo ir oras (pirmas iš jų yra labiausiai paplitęs, nes yra efektyvus (nors svarbus namo šilumos izoliacijos lygis, namo šildymo būdas ir kt.) optimalus kainos ir vartotojų savybių santykis).

Šilumos siurblio, skirto namui šildyti, darbui reikalinga elektra, tačiau už 1 kW elektros energijos grąžinama 4–6 kW šilumos energijos.

Šilumos siurblys gali ne tik šildyti namą vasarą, bet ir kaip kondicionierius, tam pakanka, kad sistema galėtų veikti atvirkštine tvarka. Šilumos siurbliai skirstomi į keletą tipų:

• „žemė – vanduo“;
• „žemė – oras“;
• „vanduo – vanduo“;
• "vanduo - oras"
• „oras – vanduo“;
• "oras-oras".

Toliau pateikiamas išsamus aprašymas, kaip įvairių tipų šilumos siurbliai veikia namui šildyti.

Montavimo technologija

Šio tipo įrangos surinkimas atliekamas keliais etapais:

• rengiamas projektas;
• surenkamos kolektorinės komunikacijos;
• sistemoje sumontuotas šilumos siurblys;
• namo viduje sumontuota įranga;
• pildomas aušinimo skystis.

Toliau mes apsvarstysime, kaip žingsnis po žingsnio įdiegti šilumos siurblį iki galo savo rankomis.

Kaip sukurti projektą

Žinoma, prieš pradedant montuoti tokio tipo ryšius, reikia atlikti visus reikiamus skaičiavimus. Išorinės sistemos dalies darbas turi būti visiškai suderintas su vidaus darbu. Skaičiavimai atliekami atsižvelgiant į pasirinktą įrangos tipą. Horizontaliems kolektoriams jie atliekami taip:

• Nustatomas reikalingas antifrizo kiekis. Šiuo atveju naudojama formulė Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 t), kur Qo – šaltinio šiluminė galia, t – temperatūrų skirtumas tarp tiekimo ir grąžinimo linijų. Qo parametras apskaičiuojamas kaip skirtumas tarp siurblio galios ir elektros energijos, sunaudotos šaltnešiui šildyti.
• Nustatomas reikalingas kolektoriaus ilgis. Skaičiavimo formulė šiuo atveju atrodo taip: L = Qo / q, kur q yra savitasis šilumos pašalinimas. Pastarojo rodiklio reikšmė priklauso nuo aikštelės dirvožemio tipo. Pavyzdžiui, moliui yra 20 W už rm, smėliui - 10 W ir pan.
• Nustatomas plotas, reikalingas kolektoriaus klojimui. Šiuo atveju skaičiavimas atliekamas pagal formulę A = L da, kur da yra vamzdžio klojimo žingsnis.

Šilumos siurblio galia nustatoma apytiksliai 70 W šilumos greičiu 1 m2, kai lubų aukštis 2,7 m. Kolektoriaus vamzdžiai dažniausiai klojami 0,8 m atstumu vienas nuo kito arba šiek tiek daugiau.

Kaip surinkti šilumos siurblį

Šio tipo įranga yra gana brangi. Šilumos siurblio konstrukcija yra gana paprasta. Todėl galite pabandyti pasigaminti patys. Ši procedūra atliekama taip:

• Perkamas kompresorius (tinka įranga iš kondicionieriaus).
• Pagamintas kondensatoriaus korpusas. Norėdami tai padaryti, 100 litrų nerūdijančio plieno bakas perpjaunamas per pusę.
• Gaminamas ritė. Variniu vamzdeliu iš šaldytuvo apvyniojamas dujų arba deguonies balionas. Pastarasis gali būti tvirtinamas aliuminio perforuotais kampais.
• Ritė sumontuota korpuse, po to pastaroji sandarinama.
• Garintuvas pagamintas iš 80 litrų plastikinės talpos. Jame sumontuota ritė iš ¾ colio vamzdžio.
• Vandens vamzdžiai yra prijungti prie garintuvo, kad būtų galima tiekti ir išleisti vandenį.
• Sistema užpildyta šaltnešiu. Šią operaciją reikia patikėti specialistui. Neapdorotais veiksmais galite ne tik sugadinti surinktą įrangą, bet ir susižaloti.

Kolektorinių komunikacijų įrengimas

Šildymo sistemos išorinės grandinės įrengimo technologija taip pat priklauso nuo jos tipo. Vertikaliam kolektoriui gręžiami 20-100 m gylio šuliniai.Po horizontaliu išlaužamos 1,5 m gylio tranšėjos.Kitame etape klojami vamzdžiai. Prie horizontalaus kolektoriaus neturėtų augti medžiai, nes jų šaknys gali pažeisti magistralę. Pastarųjų surinkimui galima naudoti žemo slėgio polietileno vamzdžius.

Įrangos montavimas

Ši operacija atliekama įprastu būdu. Tai yra, patalpose yra sumontuoti šildymo radiatoriai, nutiesti laidai ir prijungti prie katilo.Ant grįžtamojo vamzdžio sumontuotas išsiplėtimo bakas, filtras ir cirkuliacinis siurblys ant aplinkkelio. Taip pat prie šilumos siurblio galite surinkti ir prijungti „šiltų grindų“ sistemą. Paskutiniame etape pasirinktas aušinimo skysčio tipas pilamas į išorines ir vidines grandines.

Kaip matote, šilumos siurblį ir kolektorių galite montuoti patys. Technologiškai procedūra nėra itin sudėtinga. Tačiau, skirtingai nuo kitų tipų panašios įrangos, tokios sistemos, net ir horizontalios, surinkimas yra fiziškai gana daug pastangų reikalaujanti operacija. Gręžti šulinius vertikaliam gręžimui savarankiškai be specialios įrangos praktiškai neįmanoma. Todėl gali būti verta samdyti specialistus, kurie atliktų skaičiavimus ir dirbtų su sistemos surinkimu. Šiandien rinkoje yra įmonių, kurios įrengia tokią įrangą kaip šilumos siurblys „iki rakto“ principu.

Kas yra šilumos siurblys privačiam namui šildyti? Kaip tai veikia?

Specialus įrenginys, gebantis išgauti šilumą iš aplinkos, vadinamas šilumos siurbliu.

Tokie įrenginiai naudojami kaip pagrindinis arba papildomas patalpų šildymo būdas. Kai kurie įrenginiai veikia ir pasyviam pastato vėsinimui – tuo tarpu siurblys naudojamas ir vasaros vėsinimui, ir šildymui žiemą.

Aplinkos energija naudojama kaip kuras. Toks šildytuvas išgauna šilumą iš oro, vandens, gruntinio vandens ir pan., todėl šis įrenginys priskiriamas prie atsinaujinančių energijos šaltinių.

Svarbu! Šiems siurbliams veikti reikalinga elektros jungtis. Visuose šiluminiuose įrenginiuose yra garintuvas, kompresorius, kondensatorius ir išsiplėtimo vožtuvas.Priklausomai nuo šilumos šaltinio, išskiriami vandens, oro ir kiti įrenginiai.

Veikimo principas labai panašus į šaldytuvo principą (tik šaldytuvas išmeta karštą orą, o siurblys sugeria šilumą)

Priklausomai nuo šilumos šaltinio, išskiriami vandens, oro ir kiti įrenginiai. Veikimo principas labai panašus į šaldytuvo principą (tik šaldytuvas išmeta karštą orą, o siurblys sugeria šilumą)

Visuose šiluminiuose įrenginiuose yra garintuvas, kompresorius, kondensatorius ir išsiplėtimo vožtuvas. Priklausomai nuo šilumos šaltinio, išskiriami vandens, oro ir kiti įrenginiai. Veikimo principas labai panašus į šaldytuvo (tik šaldytuvas skleidžia karštą orą, o siurblys sugeria šilumą).

Dauguma įrenginių veikia tiek esant teigiamai, tiek neigiamai temperatūrai, tačiau įrenginio efektyvumas tiesiogiai priklauso nuo išorinių sąlygų (t.y. kuo aukštesnė aplinkos temperatūra, tuo įrenginys bus galingesnis). Apskritai prietaisas veikia taip:

1. Šilumos siurblys liečiasi su aplinkos sąlygomis. Paprastai prietaisas išgauna šilumą iš žemės, oro arba vandens (priklausomai nuo įrenginio tipo).
2. Įrenginio viduje sumontuotas specialus garintuvas, kuris pripildytas šaltnešio.
3. Patekęs į aplinką, šaltnešis užverda ir išgaruoja.
4. Po to šaltnešis garų pavidalu patenka į kompresorių.
5. Ten jis susitraukia - dėl to jo temperatūra smarkiai pakyla.
6. Po to šildomos dujos patenka į šildymo sistemą, kuri veda į pagrindinio aušinimo skysčio šildymą, kuris naudojamas patalpų šildymui.
7. Šaltnešis po truputį atvėsta. Galų gale jis vėl virsta skysčiu.
8. Tada skystas šaltnešis patenka į specialų vožtuvą, kuris labai sumažina jo temperatūrą.
9. Pabaigoje šaltnešis vėl patenka į garintuvą, po kurio šildymo ciklas kartojamas.

Nuotrauka 1. Šilumos siurblio žemė-vanduo veikimo principas. Mėlyna – šalta, raudona – karšta.

Privalumai:

• Ekologiškumas. Tokie įrenginiai yra atsinaujinantys energijos šaltiniai, kurie savo emisijomis neteršia atmosferos (tuo tarpu gamtinės dujos gamina kenksmingas šiltnamio efektą sukeliančias dujas, o elektra dažnai naudojama anglies deginimui, kuri taip pat teršia orą).
• Gera alternatyva dujoms. Šilumos siurblys idealiai tinka patalpų šildymui tais atvejais, kai dėl vienokių ar kitokių priežasčių sunku naudoti dujas (pavyzdžiui, kai namas yra toli nuo visų pagrindinių komunalinių paslaugų). Siurblys taip pat palankiai palyginamas su dujiniu šildymu, nes tokiam įrenginiui įrengti nereikia valstybės leidimo (bet gręžiant giluminį gręžinį vis tiek reikia jį gauti).
• Nebrangus papildomas šilumos šaltinis. Siurblys idealiai tinka kaip pigus pagalbinis maitinimo šaltinis (geriausias variantas – žiemą naudoti dujas, o pavasarį ir rudenį – siurblį).

Trūkumai:

1. Šiluminiai apribojimai naudojant vandens siurblius. Visi šiluminiai įrenginiai gerai veikia esant teigiamai temperatūrai, o esant neigiamai temperatūrai, daugelis siurblių nustoja veikti. Taip yra daugiausia dėl to, kad vanduo užšąla, todėl jo kaip šilumos šaltinio naudoti neįmanoma.
2. Gali kilti problemų dėl įrenginių, kurie naudoja vandenį kaip šilumą. Jei šildymui naudojamas vanduo, reikės rasti stabilų šaltinį. Dažniausiai tam reikia išgręžti gręžinį, dėl to gali padidėti įrenginio įrengimo kaštai.

Dėmesio! Siurbliai paprastai kainuoja 5-10 kartų brangiau nei dujinis katilas, todėl tokių prietaisų naudojimas siekiant sutaupyti tam tikrais atvejais gali būti nepraktiškas (kad siurblys atsipirktų, teks palaukti keletą metų)

Šilumos siurblių veikimo principas

Reikėtų pažymėti, kad beveik bet kuri terpė turi šiluminę energiją. Kodėl nepanaudojus turimos šilumos savo namų šildymui? Tam padės šilumos siurblys.

Šilumos siurblio veikimo principas yra toks: šiluma į aušinimo skystį perduodama iš mažo potencialo energijos šaltinio. Praktikoje viskas vyksta taip.

Aušinimo skystis praeina per vamzdžius, kurie yra palaidoti, pavyzdžiui, žemėje. Tada aušinimo skystis patenka į šilumokaitį, kur surinkta šiluminė energija perduodama į antrą grandinę. Šaltnešis, esantis išorinėje grandinėje, įkaista ir virsta dujomis. Po to dujinis šaltnešis patenka į kompresorių, kur suspaudžiamas. Dėl to šaltnešis dar labiau įkaista. Karštos dujos patenka į kondensatorių, o ten šiluma pereina į aušinimo skystį, kuris jau šildo patį namą.

Geoterminis šildymas namuose: kaip tai veikia

Tuo pačiu principu išdėstytos ir šaldymo sistemos. Tai reiškia, kad šaldymo įrenginiai gali būti naudojami patalpų orui vėsinti.

Šilumos siurblių tipai

Yra keletas šilumos siurblių tipų. Tačiau dažniausiai įrenginiai klasifikuojami pagal išorinės grandinės aušinimo skysčio pobūdį.

Įrenginiai gali semtis energijos iš

• vandens,
• dirvožemis,
• oro.

Gautą energiją namuose galima panaudoti patalpų šildymui, vandens šildymui. Todėl yra keletas šilumos siurblių tipų.

Šilumos siurbliai: gruntas - vanduo

Geriausias alternatyvaus šildymo variantas yra šilumos energijos gavimas iš žemės. Taigi jau šešių metrų gylyje žemėje yra pastovi ir nekintanti temperatūra. Vamzdžiuose kaip šilumos nešiklis naudojamas specialus skystis. Išorinis sistemos kontūras pagamintas iš plastikinių vamzdžių. Vamzdžiai žemėje gali būti statomi vertikaliai arba horizontaliai. Jei vamzdžiai išdėstyti horizontaliai, reikia skirti didelį plotą. Ten, kur vamzdžiai įrengti horizontaliai, žemės negalima naudoti žemės ūkio reikmėms. Galite tvarkyti tik veją arba sodinti vienmečius augalus.

Norint vertikaliai išdėstyti vamzdžius žemėje, reikia padaryti kelis šulinius iki 150 metrų gylio. Tai bus efektyvus geoterminis siurblys, nes dideliame gylyje netoli žemės temperatūra yra aukšta. Šilumos perdavimui naudojami giluminiai zondai.

Vanduo-vanduo siurblio tipas

Be to, šilumą galima gauti iš vandens, esančio giliai po žeme. Galima naudoti tvenkinius, gruntinius vandenis arba nuotekas.

Pažymėtina, kad esminių skirtumų tarp dviejų sistemų nėra. Sukūrus šilumos iš rezervuaro sistemą, reikalingos mažiausios išlaidos. Vamzdžiai turi būti užpildyti aušinimo skysčiu ir panardinti į vandenį.Norint sukurti šilumos generavimo iš požeminio vandens sistemą, reikalingas sudėtingesnis projektas.

Oras-vanduo siurbliai

Galima surinkti šilumą iš oro, tačiau regionuose, kuriuose žiemos labai šaltos, tokia sistema nėra efektyvi. Tuo pačiu metu sistemos įdiegimas yra labai paprastas. Jums tereikia pasirinkti ir įdiegti norimą įrenginį.

Šiek tiek plačiau apie geoterminių siurblių veikimo principą

Šildymui labai naudinga naudoti šilumos siurblius. Namai, kurių plotas didesnis nei 400 kvadratinių metrų, sistemos kainas atsiperka labai greitai. Bet jei jūsų namas nėra labai didelis, tuomet šildymo sistemą galite pasidaryti savo rankomis.

Pirmiausia reikia nusipirkti kompresorių. Tinka prietaisas, kuriame įrengtas įprastas oro kondicionierius. Montuojame ant sienos. Galite patys pasidaryti kondensatorių. Būtina pagaminti ritę iš varinių vamzdžių. Jis dedamas į plastikinį dėklą. Garintuvas taip pat montuojamas ant sienos. Lituoti, papildyti freonu ir panašius darbus turėtų atlikti tik profesionalas. Netinkami veiksmai neduos gero rezultato. Be to, galite susižeisti.

Prieš pradedant eksploatuoti šilumos siurblį, būtina patikrinti namo elektrifikacijos būklę. Skaitiklio galia turėtų būti 40 amperų.

Naminis geoterminis šilumos siurblys

Atkreipkite dėmesį, kad paties sukurtas šilumos siurblys ne visada pateisina lūkesčius. To priežastis – teisingų šiluminių skaičiavimų trūkumas. Sistema yra per mažai galios, o priežiūros išlaidos auga

Todėl svarbu visus skaičiavimus atlikti tiksliai.

Šilumos oras-vanduo sistemos ypatybės

Šilumos siurblys, kuriam skirtas šis straipsnis, skirtingai nuo kitų tokio įrenginio modifikacijų (ypač vanduo-vanduo ir gruntas-vanduo), turi keletą privalumų:

• taupo elektros energiją;
• įrengimui nereikia didelių žemės darbų, gręžinių gręžimo, specialių leidimų gavimo;
• Jei sistemą prijungiate prie saulės baterijų, galite užtikrinti visišką jos savarankiškumą.

Reikšmingas vėjo energiją išgaunančios ir ją vandeniui perduodančios šiluminės sistemos privalumas – šimtaprocentinis aplinkos saugumas.

Prieš pradedant projektuoti siurblį, būtina išsiaiškinti, kokiais atvejais sistema pasireiškia kuo efektyviau, o kada jos naudojimas yra nepraktiškas.

Šilumos siurblio sistema, kuri išgauna energiją iš oro masės, gali būti naudojama šildyti visų tipų NVS naudojamus šilumnešius: vandenį, orą, garą.

Taikymo ir darbo specifika

Šilumos siurblys produktyviai dirba išskirtinai temperatūrų diapazone nuo -5 iki +7 laipsnių. Esant +7 oro temperatūrai, sistema gamins daugiau šilumos nei reikia, o esant žemiau -5 rodikliui, šildymui jos neužteks. Taip yra dėl to, kad koncentruotas freonas konstrukcijoje užverda -55 laipsnių temperatūroje.

Teoriškai sistema gali generuoti šilumą net esant 30 laipsnių šalčiui, tačiau jos nepakaks šildymui, nes šilumos išeiga tiesiogiai priklauso nuo šaldymo agento virimo temperatūros ir oro temperatūros skirtumo.

Todėl Šiaurės regionų gyventojams, kur peršalimai ateina anksčiau, ši sistema neveiks, o pietinių regionų namuose ji gali efektyviai tarnauti kelis šaltus mėnesius.

Jei patalpoje bus sumontuoti standartiniai akumuliatoriai, šilumos siurblys dirbs ne taip efektyviai. Geriausia, kad oras-vanduo įrenginys derinamas su didelio ploto konvektoriais ir kitais radiatoriais, taip pat su „šiltų grindų“, „šiltos sienos“ vandens tipo sistemomis.

Taip pat pati patalpa turėtų būti gerai apšiltinta iš išorės, turėti įmontuotus kelių kamerų langus, kurie užtikrina geresnę šilumos izoliaciją nei įprasti mediniai ar plastikiniai.

Šilumos siurblys geriausiai sąveikauja su „šiltų grindų“ vandens sistema, kuriai nereikia šildyti aušinimo skysčio virš 40–45ºC

Namų gamybos šilumos siurblys gali efektyviai apšildyti namus iki 100 kvadratinių metrų. m ir garantuotai pagamins 5 kW galią. Reikia suprasti, kad freono negalima pakankamai kokybiškai pilti į namuose sukurtą konstrukciją, todėl reikėtų pasikliauti jo virimo temperatūra iki -22 laipsnių.

Namo surinkimo įrenginys idealiai tinka tiekti šilumą į garažą, šiltnamį, ūkinę patalpą, nedidelį privatų baseiną ir kt. Sistema dažniausiai naudojama kaip papildomas šildymas.

Elektrinio katilo ar kitos tradicinės šildymo sezonui įrangos prireiks bet kokiu atveju. Per didelius šalčius (-15-30 laipsnių) rekomenduojama išjungti šilumos siurblį, kad nebūtų švaistoma elektros energija, nes šiuo laikotarpiu jo naudingumo koeficientas neviršija 10%.

Šilumos siurbliai tiekia pakankamai energijos, kad būtų galima pašildyti vandenį privačiuose uždaruose baseinuose (+)

Kaip veikia sistema

Darbinė medžiaga konstrukcijoje yra oras. Per lauko bloką, kuris sumontuotas gatvėje, deguonis vamzdžiais patenka į garintuvą, kur sąveikauja su šaltnešiu.

Freonas, veikiamas temperatūros, tampa dujinis (nes verda -55 laipsnių temperatūroje) ir įkaitintas, esant slėgiui, patenka į kompresorių. Prietaisas suspaudžia dujas, taip padidindamas jų temperatūrą.

Karštas freonas patenka į akumuliacinio rezervuaro (kondensatoriaus) kontūrą, kur šiluma perduodama vandeniui, kurį vėliau galima panaudoti šildymui ir karštam vandeniui organizuoti. Kondensatoriuje freonas praranda tik dalį šilumos ir vis dar yra dujinės būsenos.

Praeinant per droselį, šaltnešis purškiamas, todėl jo temperatūra sumažėja. Freonas tampa skystas ir tokia forma patenka į garintuvą. Ciklas kartojamas.

Paveiksle schematiškai parodytas elementaraus šilumos siurblio principo įgyvendinimas, padalytas iš kompresoriaus ir plėtiklio į dvi grandines - aukšto ir žemo slėgio.

Norintiems savarankiškai pasistatyti šilumos siurblį iš atliekų ir pasenusios įrangos, pavyzdžiui, iš seno šaldytuvo, padės mūsų rekomenduojame straipsnyje pateikta informacija.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įraše bus pristatytas įrenginio veikimo principas ir funkcijos:

Dėl to galime daryti išvadą, kad šilumos siurblys vanduo-vanduo laikomas efektyvia aplinkai nekenksminga įranga, skirta šildyti iki 150 kvadratinių metrų ploto namus. Didesnės teritorijos sutvarkymui jau gali prireikti gana sudėtingų inžinerinių tyrimų.

Jei skaitydami pateiktą informaciją turite klausimų, užduokite juos žemiau esančiame bloke. Laukiame jūsų komentarų, klausimų šia tema, pasakojimų ir nuotraukų apie mini hidroelektrinės statybą savo rankomis. Mums įdomi jūsų nuomonė.