Тепловой насос вода-вода: принцип работы и особенности

Принцип работы тетплового насоса вода-вода основан на переносе тепла. Благодаря этому достигается высокий коэффициент преобразования (Coefficient of performance). Его часто по-старинке также называют КПД.

В отличие от геотермальных и воздушных, этот тип тепловых насосов получает тепловую энергию из подземных вод или водоемов. В этой статье мы рассмотрим, что такое тепловой насос вода-вода, как он работает, его устройство и особенности эксплуатации.

Принцип работы теплового насоса вода-вода

Как следует из названия, этот тип теплового насоса нагревает воду, которая в дальнейшем используется для ГВС (горячего водоснабжения), отопления и других нужд. Он имеет высокий КПД по сравнению с воздушными теплонасосами и намного меньшую стоимость монтажа чем грунтовые.

Принцип работы этого оборудования заключается в отборе тепла из водоема (озера, моря, реки) для отопления дома или другого помещения. Температура грунтовых вод не опускается ниже +5 градусов, а в водоемах она не достигает нулевой отметки. Относительно высокая температура источника термальной энергии обеспечивает хороший коэффициент энергоэффективности.

Варианты отбора тепла

Если рядом есть водоем – это идеальный вариант. В него погружаются трубы с рассолом (антифризом), длина и диаметр которых зависит от нужд в тепловой энергии.

Теплообменник водяного теплового насоса

Теплообменник — трубы с рассолом, которые погружаются в водоем.

Если водоема нет, можно использовать тепло грунтовых вод, но для этого придется устанавливать дополнительное оборудование – помпу для выкачки воды и ее сброса. При этом не всегда такой вариант выгоден – затраты на электричество и бурение скважины могут быть больше, чем на установку и эксплуатацию грунтового теплового насоса.

Читайте также:  Тепловой насос воздух-вода для отопления дома - это стоит знать

Тепловой насос вода-вода: принцип работы

Устройство теплонасоса

Вся конструкция состоит из трех частей – магистрали для отбора тепла, собственно, теплового насоса и накопительного бака. В тепловом насосе установлены конденсатор, испаритель, дроссельный вентиль (расширительный клапан), компрессор и теплообменник (если накопительный бак находится отдельно от ТН, то теплообменник находится в нем). В качестве теплоносителя используется фреон (хладагент).

Полный рабочий цикл

  • Рассол проходит через трубы, погруженные в воду, где нагревается до ее температуры (0 — +10), после чего отдает свое тепло хладагенту (фреону) в испарителе.
  • Компрессор сжимает хладагент, повышая его плотность, он конденсируется в жидкость.
  • Из-за изменения давления температура фреона растет, иногда достигая +90 и более градусов (зависит от модели и режима работы).
  • Через теплообменник хладагент отдает свое тепло в конденсаторе, где охлаждается до ее температуры.
  • Далее фреон переходит в газообразное состояние, из-за чего его температура понижается, а в дроссельном вентиле его давление падает до номинального и температура падает до минимальной.
  • Цикл повторяется снова.
Урощенный принцип работы теплового насоса

Схема теплового насоса, приведена для лучшего понимания полного рабочего цикла.

Нюансы установки

При выборе теплового насоса вода-вода важно просчитать условия его эксплуатации. Если магистраль погружается в водоем, нужно учитывать его объем (для замкнутого озера, пруда и т.д.), а при установке в реке – скорость течения. При неправильных просчетах трубы будут обмерзать льдом и КПД теплового насоса будет нулевым.

Читайте также:  Что такое чиллер и как он работает

При отборе подземных вод нужно учесть сезонные колебания. Как известно, весной и осенью количество грунтовых вод выше, чем зимой и летом. А именно на зиму придется основное время работы теплового насоса. Для выкачки и закачки воды нужно использовать обычный насос, который также потребляет электроэнергию. Ее затраты стоит включить в общие и только после считать эффективность и период окупаемости теплонасоса.

отличный вариант — использовать артезианскую воду. Из глубоких пластов она выходит самотоком, под давлением. Но придется устанавливать дополнительное оборудование, чтобы компенсировать его. Иначе могут пострадать узлы теплового насоса.

Единственный минус использования артезианской скважины — стоимость бурения. Затраты нескоро окупятся за счет отсутствия насоса для подъема воды из обычной скважины и закачки ее в землю.

Эффективность теплового насоса

КПД оборудования зависит от трех факторов – мощности компрессора, длины теплообменника и температуры воды, отдающей тепло. В среднем в холодное время года на 1 кВт затраченной электроэнергии ТН выдает 3-5 кВт тепла. Некоторые модели более эффективны, но это сказывается на их стоимости.

При использовании проточной воды в качестве источника тепла, эффективность выше, чем при использовании стоячей, так как охлажденная вода отводится течением. При использовании грунтовых вод КПД теплового насоса чуть ниже, так как есть энергозатраты на работу помпы.

Чем глубже располагается источник воды, тем мощнее потребуется насос. Соответственно, вырастет потребление электроэнергии и КПД будет ниже. То же касается расстояния до водоема.

Читайте также:  Абсорбционный тепловой насос - принцип работы

Особенности эксплуатации

Во многих регионах бывают перебои с электричеством по разным причинам, что нужно учитывать. Поэтому стоит обзавестись генератором и запасом топлива на случай форс-мажора, или иметь резервный источник тепла – газовый или твердотопливный котел для отопления.

Генератор на случай отключения теплового насоса

Генератор на случай отключения электричества обеспечит работу теплового насоса и бытовые нужды.

Если теплонасос не используется, с ним ничего плохого не случится при любой температуре. Хладагент не замерзнет, а трубопроводы и оборудование рассчитаны на работу при экстремально низких температурах.

При неправильном расчете мощности и протяженности теплообменника, он может обмерзнуть. Ледяная корка действует как своего рода шуба, которая мешает теплообмену. Некоторые модели имеют автоматический режим разморозки, а некоторые нужно переводить в этот режим вручную.

Во время работы тепловой насос не требует дополнительного обслуживания. Один раз в год стоит проводить его диагностику и профилактику – этого будет достаточно. Срок службы оборудования зависит от производителя и нагрузок, но все качественные модели работают от 10 лет и выше. Поэтому целесообразно использовать такой тепловой насос для отопления дома — стоимость тепловой энергии у него будет невелика.

В статье мы рассмотрели основное про тепловой насос вода-вода: принцип работы, устройство и особенности. В других публикациях мы подробно остановимся на эксплуатации, обслуживании, плюсах и минусах такого оборудования.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Похожие записи

Загрузка...
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (6 оценок, среднее: 4,33 из 5)
Загрузка...

Один ответ

  1. Степан Аркадьевич из губернии

Добавить комментарий