民家に温水を加熱して供給するためには、地下水、河川、池などの自然源から作動する水-水ヒートポンプを使用することをお勧めします。このシステムは絶対的な環境安全性を特徴とし、消耗品への定期的な支出を必要としないため、ますます人気が高まっています。
水のエコエネルギーを利用して家庭用暖房システムに送るヒートポンプ装置のオプションについて説明します。好奇心の強いホームマスターのために、人気のあるデバイスオプションと建設技術の動作原理を説明しました。ここでは、システムを操作するために必要な機器を見つけます。
ヒートポンプ水-水の動作原理
ヒートポンプはカルノーサイクルの原理を具現化したものです。それは、閉じたシステム内で動く物質が化学的、物理的または熱的要因の影響下でその凝集状態を液体から気体に変えるという事実にあり、大量の熱エネルギーを放出および吸収します。
作業物質の役割は、熱媒体-井戸または貯水池からの水です。
冬でも一定の深さの自然な気温はプラスの温度を保つので、一年中熱エネルギーを取り出すことができます。インストールの唯一の欠点は、高電力消費と追加の機器を購入する必要があることです。
図は、水と冷媒の循環の軌跡を示しています。このシステムは、季節に関係なく、熱エネルギーを受け取ることができます
水対水ヒートポンプの主な要素は次のとおりです。
- コンプレッサー;
- 蒸発器;
- コンデンサ;
- 膨張誘導弁;
- 指標を監視するための自動システム;
- 銅パイプからの複数の高速道路;
- 作動物質(冷媒)。
特別なポンプを使用して、水は供給源から加熱プラントまでパイプを通って流れ、その後、+ 2-3度の温度で沸騰するガス(フレオン)と相互作用します。フロンは水の熱の一部を吸収し、コンプレッサーによって吸収されます。圧縮中に温度が上昇します。
ヒートポンプ装置は多くのスペースを占有しますが、共同体への依存を取り除く機会を提供します
次に、冷媒は凝縮器に入り、その後、高温の物質が水を所定の温度(+40から+80度)に加熱し、暖房システムのパイプを介して輸送されます。
冷やされた水は蒸発器に入り、受入井戸に排出されます。凝縮器を通過した後、冷媒は液体になり、エレメントの下部に集まり、その後、スロットルを通って元の場所に戻ります。次に、サイクルが繰り返されます。
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ヒートポンプ水-水の本質
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さまざまな条件で動作するだけでなく、あらゆる目的とサイズの部屋用に設計されたヒートポンプには、多数のさまざまな変更があります。この機器は、総面積が50から150平方メートルの家を暖房するためのものです。
ランドマーク番号1-水の硬度
井戸や貯水池の水質は、設備の選択において重要な役割を果たします。すべてのモデルが大量のマンガンと鉄を含む硬水で実行できるわけではありません。
これらの元素が高濃度で含まれていると、システムに悪影響を及ぼします。つまり、パイプの腐食が速くなり、装置の効率と耐用年数の低下につながります。
したがって、ヒートポンプを購入する前に、水サンプルを採取して、硫化水素、アンモニア、塩素などの微量元素の存在を分析します。通常、池の温度が+13度を超えると、水中に鉄イオンやマンガンイオンが多く含まれる可能性が高くなります。
したがって、水-水ヒートポンプは水の硬度を考慮して選択されます。要素が腐食から最も保護されているシステムもありますが、コストが高くなります。
ランドマーク番号2-操作モード
ヒートポンプは、唯一の熱源として使用したり、他のシステムと相互作用したりできます。したがって、モデルを選択する前に、デバイスが動作するモードを決定することが重要です。
システムの機能には次の2つのタイプがあります。
- 一価。 デバイスは、家の暖房に適した大きな電力を持っています。
- 二価。 生産性の低いデバイスは、主要な加熱装置を補完します。
主な給湯ユニットで自律システムを構築するには、一価タイプが必要です。
参照ポイント3-ポンプ出力
システムのパフォーマンスはヒートポンプに依存するため、ヒートポンプを選択する場合、電力は重要な指標です。電力が高いほど、機器の効率は高くなりますが、エネルギー消費も大きくなります。
ヒートポンプ水-水の性能は、実際のニーズに基づいて選択されます
電力が不十分なデバイスを選択すると、家庭での熱損失がシステムによって供給されるエネルギー量を超えると、システムの効率が低下します。ヒートポンプは24時間稼働できますが、水温が低下するため、ヒートポンプによる影響はありません。
建物の熱損失がシステムの熱伝達よりも低い場合、ポンプは通常、数分間自動的に起動し、水を設定温度に加熱して、システムを通して輸送します。その後、温度が数度下がるまでオフになります。その後、サイクルが繰り返されます。
ランドマーク4-特定のモデルの機能
ヒートポンプには、次のような追加機能がある場合があります。
- 部屋の微気候を好みに合わせて調整できる自動制御システム。管理は通常、リモートコントロールを使用して行われます。
- 給湯用給湯機能。
- 防音ハウジング。
- 暖房設備を完全に自律的にする他の暖房システム、ソーラーコレクターに接続する機能。
ヒートポンプの水-水の運転期間は通常30年を超えます。
機器を選択する際には、設置と設置のコストを考慮することが重要です。
必要なヒートポンプ容量の計算
システムを購入する前に、必要な設備容量を最初に作成して計算することが重要です。パフォーマンスは、実際の熱需要を考慮して計算されます。熱のコスト、家庭での熱損失、およびDHW回路の有無が考慮されます。
計算アルゴリズム:
- 暖房された部屋の総面積を計算します。
- 暖房に必要なエネルギー量を決定します。 1平方メートルあたりの最適な指標は0.07 kWです。
- N平方メートルの家を溶かすには、N * 0.07 kWが必要です。
- DHWの場合、結果の数値に15〜20%が追加されます。つまり、N * 0.07 * 0.85またはN * 0.07 * 0.80です。
この計算は、天井が高さ2.7 mを超えない部屋に最適です。プロジェクトの準備中に、専門家がより正確な計算を行います。
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水対水ヒートポンプの内部
水-水ヒートポンプを配置することはどこが有益ですか
省エネで効率的な機器
エントランスホールヒートポンプ熱交換器
運転前の準備作業
水-水シリーズのヒートポンプの組み立て、接続、および試運転の準備には、いくつかの標準的な手順が含まれます。
最適な水源の選択
すべてのオープンソースまたは井戸がヒートポンプの円滑な運転に適しているわけではないことに注意してください。水質は重要な役割を果たしますが、フィルターは汚染の問題の解決に役立ちます。
建物から半径100メートル以内にある水域または池の使用は許可されています。そのようなソースがない場合は、井戸を掘削する必要があります。
ヒートポンプのソースの選択は、シンプルさと使用コストに重点を置く必要があります。近くのオープンウォーター貯水池の場合、それを使用する方が合理的です
オープンソースの動作は地下水よりも予測可能であるため、可能であれば水域を優先する必要があります。
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ヒートポンプ用地熱井
安価なヒートポンプ蒸発器
蒸発器パイプを熱交換器に接続する
検査用に準備された蒸発管
井戸を使用した熱システムの設置
ヒートポンプを使用してシステムを設置するには、2つのウェルが必要です。ウェルの1つは借方と呼ばれます。特別なポンプが浸されているのは、そのシステム内の後続の処理のために水が取り出されるためです。 2番目のウェルは、受信ウェルです。冷水が排水されます。
ドレインと供給ウェルは少なくとも15メートル離れている必要があります
デビットウェルの深さは50メートルを超えてはなりません。水源の位置が深いほど、それを供給するためにポンプはより強力である必要があり、消費されるエネルギーの量が増加します。
デビットウェルデバイス
デビットウェルの操作を開始する前に、それが生成できる水量と、部屋全体に熱を供給するために必要な流体量を調べることが重要です。水温が高いほど、加熱に必要な量は少なくなります。
体積を事前に計算することが重要です Vこれは、部屋を暖めるために1時間ウェルからポンプで排出する必要があります。熱出力が特定の数に等しいポンプがあるとします Q kW、および消費電力-数 P kW地下水の温度も調べる必要があります(t1)および熱交換後の温度(t2).
次に、1時間あたりの必要な水の量を計算する式は次のようになります。
V =(Q-P)/(t1-t2)。
デビットウェルが必要な量の水を供給する能力を決定することは分析的に不可能であるため、テストされています。 3日以内に、ポンプが連続的に井戸から水を汲み上げます。したがって、高負荷で必要な量の水を取り込む能力があるかどうかの受入井のチェックも行われます。
地下水は予測できない動作をするため、借方井からの水は時間とともに小さくなる可能性があることを理解することが重要です。例えば、潮は春に観測され、冬は逆に水が減少します。井戸に十分な水がない場合、システムは自動的に停止し、加熱は行われません。
受信井の特徴
受入管状井戸は地下水の下流に位置しています。水がどの方向に移動しているかを決定することは分析的に不可能です。したがって、実際には、任意の井戸が借方井戸として選択され、水中ポンプがその中に投入されます。
システムの操作中に水位が低下しない場合、選択は正しく行われます。水位が下がり、水温が下がった場合は、場所を変えて井戸を交換する必要があります。水中ポンプを別の穴に移してください。
受入井戸への排水管は、底に到達せずに、水に数センチ浸す必要があります。上から廃液を排出すると、水がたまりやすくなります。管状の井戸は水と詰まりを停止することがあります。
結果はオーバーフローを脅かし、冬にはアイシングの可能性があります。受信ソースとして最適なオプションは、川または池です。これらのオブジェクトが近くにない場合は、オーバーフローを防ぐために1つ以上の受入ウェルを掘削する必要があります。
この図は、1つのウェルを受け取りおよび借方ウェルとして使用する例を示しています。
井戸が水を受け取るかどうかは、分析的にもテスト方法によっても見つけることは不可能です。排水井は何年にもわたって継続的に水を吸収することができ、1シーズンで失敗することさえあることが実践によって示されています。
1つのウェルを借方として使用し、ウェルを受け取ることを可能にするテクノロジーがありますが、この方法は効果的ではありません。操作には困難が伴い、水温の低下、浸水などの多くの問題が発生する可能性があります。
池を利用した機器システム
選択した池は、激しい霜のときに下層の水層が凍らないように十分に深くする必要があります。南部地域では最適な深度は約1メートル、北部地域では深度3メートル以上のソースが必要です。また、池は安定している必要があります-水位の変動とその減少は許容できません。
貯水池への2つのパイプライン-デビットと受け取りがあります。水中ポンプは、受信にインストールされています
パイプとして、耐久性と信頼性が特徴のHDPEのモデルを使用することをお勧めします。パイプを凍結から保護すること、パイプをさらに断熱すること、およびブレークスルーから保護することが重要です。
ヒートポンプのための家の準備
水-水ヒートポンプと対話するには、水ベースの暖房システムを家の中に設置し、パイプ、ラジエーターバッテリーの形で提供する必要があります。床や壁の断熱性を高めるために、暖房パイプを設置することもできます。
機器を温水供給に使用する場合、家には収集システムが必要です。ポンプが機能するためには、無制限の電力で電気ネットワークに接続する必要があります。
家の断熱のための追加の対策(外部からの断熱、二重チャンバー窓の設置など)がなければ、ヒートポンプの操作は意味がありません。
専門家は、空気加熱機構を備えた換気式換気システムを追加で設置することを推奨しています。機器に使用されているフレオンは人体に有害です。システム回路に微小破壊が発生すると、ガスが放出され、部屋の空気が排出されます。冷媒は人の肺疾患の悪化、喘息発作を引き起こす可能性があります。
ヒートポンプは重い機器であり、その重量は(電力とサイズによっては)トンに達することがあります。そのため、設置するには、コテージの基礎に接続せずに、独自の基礎を構築する必要がある場合があります。
機器を設置する前に、部屋の許容寸法を考慮し、製品のパスポートに示されている壁までの距離を維持する必要があります。
オプション装備
ヒートポンプ用の追加の機器の選択は責任のある作業であり、その解決策は暖房システム全体の長期的なサービスと運用上の問題がないことを主に決定します。
井戸や池用の水中ポンプ
温水を供給するためにシステムでヒートポンプが使用されている場合、電力が低いデバイスは蛇口の圧力を下げることができます。強力なポンプはこの問題を解決しますが、より多くのエネルギーを消費します。 FGPの動作中の最小許容電力は1 kWです。
水中ポンプには多くの異なる変更があります。選択は、次の3つの基準を考慮して行われます。
- 液量ポンプに使用されます(輸送する水が多いほど、ポンプ出力は高くなります)。
- さて深さ (井戸が深いほど、設備の容量が大きくなるはずです);
- ウェルの直径 (3インチシャフトとは異なり、ポンプの最大数が作成されているため、伝統的に4インチシャフトが好まれます)
井戸の深さを決定するには、ロープにかかる荷重を確保し、それをシャフトに下げる必要があります。ロープの濡れた部分は井戸の全深さを示し、乾いた部分は水の始まりから水面までの距離を決定します。
ポンプは、デバイスの製造元によって指定された深さまで坑井に浸されています。通常、データシートには、ウォーターミラーとポンプ、出力の下部とポンプの間に何メートルあるべきかが示されています。
井戸用に特別に設計されたユニバーサルポンプと機器はどちらも鉱山に適しています。鉱山が専門家によって開発されたものであれば、砂の詰まりが少ないため、ユニバーサルポンプを安全に使用できます。
ボアホール用に特別に設計されたポンプはより高価ですが、砂や泥に対して優れた働きをし、目詰まりが少なくなります。ユニバーサルは有機物の高含有量に敏感であり、定期的に汚れを取り除く必要があり、その結果、寿命が短くなります。
モーターが過熱したり、過剰な詰まりが発生したり、井戸内の水が不足したりすると、ポンプが独立してオフになるため、エンジンが過熱せず故障しないので、自動装置付きのポンプをお勧めします。
動作原理によれば、2種類の水中ポンプが区別されます。
- 遠心分離。
- 振動。
石灰岩で水を生成する坑井での作業には、遠心ディープモデルが適しています。それらは砂粒と粘土懸濁液を含む水に敏感です。
ヒートポンプを開いた貯水池に接続する場合は、汚れた水をポンピングするように設計された表面ポンピング装置、または安価な振動デバイスを使用することをお勧めします。
ヒートポンプ中間熱交換器
ヒートポンプでは、循環中にフレオンが十分に冷却されない場合があり、過剰な吐出温度の結果としてコンプレッサーが過熱する原因になります。したがって、物質の冷却を改善して、回路内の圧力を下げることが重要です。
すべてのヒートポンプに共通する別の問題があります-冷媒が水蒸気と混ざることがあります。コンプレッサーに液体が入るとウォーターハンマーが発生する場合があります。この場合、部品を修理または交換する必要があります。また、水が油の中に入る可能性があり、そこから抽出することは困難です。
上記の問題はすべて、中間熱交換器を設置することで解決されます。熱交換器には、オープンタイプ、シェルアンドチューブ、コイルの3種類があります。
オープンタイプの改造により、循環中にフロンに溜まった液体を中和し、コンプレッサーショックの可能性を最小限に抑えます。このデバイスは、最小限の電力消費で高性能を発揮することが特徴です。
オープンタイプの熱交換器を設置する場合、圧力圧縮を最小限に抑えるために、液体パイプのサイズを正しく選択することが重要です
適切に選択されたパイプは、液体が沸騰する可能性を中和します。同時に、バルブは、低圧力差の液体がデバイスに浸透できるように、十分な容量を備えている必要があります。
シェルアンドチューブ熱交換器は、閉じた設計の形で提示されます。パイプの壁を介して熱伝達が発生し、パイプ内の液体と冷媒が混合しないため、開放状態とは異なり、蒸気と空気の循環に高圧がかかります。
コイル熱交換器の特徴は、液体フレオンの流れを制御する流量調整器の存在です。デバイスのサイズは、ヒートポンプのパワーに依存します。機能性と使用可能量を考慮して製品を選ぶ必要があります。折りたたみ可能なモデルを優先することをお勧めします。
ヒートポンプフィルター
井戸や池の水は純粋な形ではありません。砂、土、鉄、硫化水素、マンガン、塩素、アンモニアなどの微量元素が含まれている可能性があります。ヒートポンプに入る前に、水をろ過する必要があります。
まず第一に、石、砂、土、シルトなどの大きな物質を排除する必要があります。それらを水から取り除くには、液体サイクロンを取り付ける必要があります。
ハイドロサイクロン-荒水処理に必要な装置。ポンプの動力を考慮して選択する必要があります
次に、鉄、硫化水素、マンガン、アンモニアを除去するフィルターを取り付けることが重要です。これらの微量元素は機器の寿命を縮め、腐食します。
逆浸透フィルター、軟化剤、鉄除去剤およびそれらの変更を使用できます。熱湯を確実に飲むために、細菌やウイルスを破壊するカーボンフィルターとUV滅菌装置も装備する必要があります。
バックアップ電源用発電機
ヒートポンプは主電源で作動するため、停電が発生しても家は暖房なしで残ります。可燃性物質で作動する発電機を追加購入することをお勧めします。
発電機がポンプコンプレッサーを操作するために必要な電力を生成できることが重要です
このようなヒートポンプの動作の特徴
1年に1回、ポンプコンポーネントの独立した目視検査を実施し、メンテナンスの推奨事項に従う-タイムリーに部品に注油し、水を汲み上げるときに装置の正しい動作を監視する必要があります。
機器の種類によっては、サービスセンターの専門家による定期的な検査(通常は年に1〜2回)が必要です。検査中に、以下を識別します。
- 回路の亀裂によるエンジンオイルの漏れ;
- フィクスチャーとフィッティングの品質;
- タンクと回路の圧力レベル;
- 電源配線の故障。
水対水ヒートポンプの設置は、訓練を受けた専門家に委託する必要があります。システムの非効率は、多くの場合、不適切なインストールに関連しています。熱設備は南部地域と北部の両方の居住者による操作に適しています。
ビデオは、デバイスの動作原理と機能を紹介しています。
その結果、水-水ヒートポンプは、住宅を最大150平方メートルまで加熱するように設計された、環境に配慮した効率的な機器であると考えられます。より広いエリアの施設の配置については、かなり複雑なエンジニアリング調査がすでに必要になる場合があります。
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