Принцип работы теплового насоса вода-вода — просто о сложном

Принцип работы теплового насоса вода-вода состоит именно в том, чтобы получать тепло от воды. Она может быть в любом виде, будь то озеро, грунтовые воды или промышленные стоки.

Водяные тепловые насосы часто путают с грунтовыми или геотермальными, так как они могут использовать тепло грунтовых вод. Отчасти это правильно, но есть и отличия.

Источники тепла

Водяные тепловые насосы можно разделить на два типа. Первые получают воду из водоемов или рек, вторые – из грунтовых вод.

Чтобы отбирать тепло из озера, реки, моря или искусственного водоема, нужна укладка поля из труб, в которых будет течь хладагент или рассол. Есть много вариантов устройства такого теплообменника, в каждом случае его нужно подбирать, исходя из расчетов водяного теплового насоса.

Тепло грунтовых вод можно получить без укладки поля. Воду достаточно поднять на поверхность, где она пройдет через небольшой по размерам теплообменник для отбора тепловой энергии.

Второй вопрос: каким образом доставить воду на поверхность? Если скважина неглубокая, придется качать ее насосом, а это дополнительные затраты. Можно бурить артезианскую скважину, тогда вода будет выходить сама, но стоимость бурения будет высока.

Поток воды из артезианской скважины

Артезианская скважина не нуждается в насосе — вода выходит на поверхность из-за давления пород.

Устройство теплового насоса

В сущности, устройство теплового насоса вода-вода не отличается от геотермального или воздушного. Вот его основные элементы:

  1. Теплоноситель;
  2. Хладагент;
  3. Теплообменник;
  4. Компрессор;
  5. Расширительный бак;
  6. Тепловыделяющий элемент (ТЭН, змеевик);
  7. Испаритель;
  8. Бак-накопитель;
  9. Контроллер.
Читайте также:  Воздушный тепловой насос: принцип работы, конструкция, эффективность

Рассмотрим назначение каждого из элементов теплового насоса:

Теплоноситель – вещество с низкой температурой замерзания, которое переносит термальную энергию, обычно это раствор соли в воде (рассол).

Хладагент — вещество с очень низкой температурой кипения, которое нагревается от теплоносителя.

Теплообменник – служит для отбора термальной энергии из окружающей среды, в данном случае у воды.

Установка теплообменника теплового насоса вода-вода

Погружение теплообменника в воду.

Компрессор – сжимает хладагент для его конденсации.

Тепловыделяющий элемент (контур) – отдает тепло хладагента воде, которую необходимо нагреть.

Испаритель – емкость для испарения и охлаждения хладагента и отбора тепла у рассола.

Бак-накопитель – резервуар для нагреваемой воды.

Контроллер – устройство для управления работой теплового насоса.

Принцип работы теплового насоса вода-вода пошагово

По сути, водяной тепловой насос не производит тепла, он переносит тепловую энергию из одной среды в другую. Принцип работы теплового насоса вода-вода основан на цикле Карно, но лучше разобрать его пошагово:

  • Рассол в теплообменнике нагревается от воды и попадает в испаритель.
  • В испарителе хладагент нагревается от рассола и частично переходит в газообразное состояние.
  • В компрессоре хладагент принудительно сжимается и конденсируется. При этом он выделяет тепло не только за счет сжатия, но и перехода в жидкое состояние.
  • Теплоноситель нагревает воду, которая идет на горячее водоснабжение и отопление дома.
  • Жидкий хладагент попадает в испаритель, где переходит в газообразное состояние и охлаждается.
  • Охлажденный фреон возвращается в теплообменник.
Читайте также:  Использование тепловых насосов в мире - статистика, тенденции, перспективы

Полный замкнутый цикл работы такого оборудования не сильно отличается, например, от принципа работы теплового насоса воздух-воздух или воздух-вода. Разница в теплообменнике – чтобы получить тепло используются разные среды, поэтому у него своя конструкция и особенности монтажа.

Производительность теплового насоса

КПД (COP) водяного теплового насоса находится в пределах 200%-600%. Эффективность оборудования зависит от четырех факторов:

  • Температура источника тепла (воды);
  • Конструкция теплового насоса;
  • Температура нагрева воды;
  • Прокачка теплоносителя и воды.

Чем теплее вода, из которой мы получаем тепловую энергию, тем более эффективно отопление тепловым насосом. Если воздушный или геотермальный тепловой насос могут получать тепло из среды с температурой ниже ноля, то водяной в принципе этого не сможет сделать. Температура воды не опустится ниже 0 градусов, поэтому такой тип теплонасосов эффективнее грунтовых и воздушных. Расчет мощности теплового насоса такого типа нужно производить индивидуально.

Принцип работы теплового насоса вода-вода одинаковый независимо от модели, но конструктивные особенности у них свои. В первую очередь это продуктивность компрессора, строение тепловыделяющего элемента, испарителя и т.д.

Два тепловых насоса вода-вода большой производительности

Две разные модели теплового насоса одного производителя, установленные в научном центре.

Некоторые модели рассчитаны для нагрева воды на 20 градусов, другие – на 25 и так далее. В зависимости от разности температур КПД теплового насоса отличается, но ненамного. Хотя в долгосрочной перспективе затраты могут отличаться существенно.

Читайте также:  Установка наружного блока теплового насоса правильно и с умом

Уровень прогрева воды зависит от ваших нужд. Если организовать отопление дома теплыми полами, то ее достаточно прогреть до +35 / +40, а для обогрева радиаторами – до +50 / +55 градусов. Чем больше разница температур, тем выше затраты электроэнергии.

Чем дальше находится источник тепла (водоем, река) от места установки теплового насоса, тем больше затрат на прокачку теплоносителя. Если вы используете грунтовые воды, то добавьте сюда затрату на работу насоса. Если отработанная вода при этом закачивается обратно, то добавьте затраты на работу второй помпы.

В сущности, принцип работы теплового насоса вода-вода полностью описан в его названии. Это устройство «качает» тепло из воды в воду. При правильном расчете отопление тепловым насосом гораздо выгоднее, чем обогрев дома котлом на газу или твердом топливе, не говоря уже об электричестве.

Свои мнения и вопросы вы можете оставить в комментариях, мы постараемся оперативно на них отреагировать. И да, не забудьте поделиться публикацией в соцсетях 🙂

Похожие записи

Работаю в сфере климатической техники с 2001 года. Начинал с монтажника, на данный момент тружусь главным инженером, хоть и не имею профильного образования. Всему обучался на практике.

В свободное от работы время пишу статьи. По возможности оказываю консультации и отвечаю на вопросы в комментариях.

Загрузка...
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (5 оценок, среднее: 4,60 из 5)
Загрузка...

Один ответ

  1. Николай Николаевич. Москва

Добавить комментарий