Pompa di calore "acqua-acqua": dispositivo, principio di funzionamento, regole per organizzare il riscaldamento in base ad esso

Tipi di acque del suolo collettori

Il collettore di una pompa di calore geotermica può essere di due tipi (Fig. 2):

• Verticale;
• Orizzontale.

Riso. 2 Tipi di collettori per pompe del suolo: verticali e orizzontali

Un collettore verticale è una lunga tubazione calata in un pozzo, la cui lunghezza va da 40 a 150 m Questo tipo di scambiatore di calore è migliore di quelli orizzontali in quanto la temperatura è più alta a tale profondità. Se il pozzo è molto profondo, anche lo scambiatore di calore è dotato di un involucro protettivo e, se la profondità è relativamente piccola, non è necessario.Ma uno svantaggio significativo di questo metodo di posizionamento del serbatoio è l'alto costo di un tale pozzo.

Naturalmente, gli esperti raccomandano di perforare un pozzo più profondo. Ma se la tecnica o il terreno non lo consentono, è possibile realizzare diversi pozzi. Ad esempio, puoi realizzare un pozzo con una profondità di 80 m, oppure puoi realizzare 4 pozzi da 20 m ciascuno, l'importante è che il risultato totale sia sufficiente per riscaldare la casa. Potrebbe esserci terreno roccioso, che è abbastanza difficile da lavorare, è possibile perforare pozzi non più di 15-20 metri.

Collettore orizzontale (Fig. 3) - questo tipo di collettore di terreno per una pompa suolo-acqua sembra una tubazione disposta in posizione orizzontale a una certa profondità, sotto uno strato di terra. Questo collettore è facile da installare.

Riso. 3 Circuito esterno della pompa acqua di falda

L'area su cui è installato il collettore di una pompa di calore in terra è piuttosto ampia, a differenza della versione verticale, che necessita di un piccolo appezzamento di terreno. Di norma, uno scambiatore di calore orizzontale occupa da 25 a 50 m2, e forse anche di più, a seconda della zona riscaldata. Il fattore negativo di questa opzione è che l'area con questo collettore può essere utilizzata solo per il prato.

A seconda delle varie circostanze, lo scambiatore di calore può essere posizionato a zigzag, anelli, serpenti, ecc.

È molto importante qual è la conducibilità termica del terreno in cui è installato lo scambiatore di calore. Dipende dalla qualità del terreno, ad esempio, se il terreno è umido, la conduttività termica è maggiore e se il terreno è sabbioso, la conduttività termica è piccola.

Se sono presenti molti circuiti nello scambiatore di calore, è necessario includere nella configurazione una pompa di circolazione.

Portatori di energia a favore o contro?

Tuttavia, non è tutto.L'aumento dei prezzi dei vettori energetici e gli elevati costi di consegna portano a un rapido aumento del costo del calore e dell'elettricità. E questo costringe i consumatori a cercare nuovi modi per risparmiare. Anche dai libri di testo di scuola, ricordiamo che il trasferimento di calore scorre dai corpi riscaldati a quelli più freddi, ma non viceversa. La nostra esperienza secolare non ricorda la procedura inversa e la scienza lo dimostra. Tuttavia, le astute moderne tecniche di ingegneria consentono di trasferire il calore nella direzione opposta, da un corpo meno riscaldato a uno più caldo.

Schema di trasferimento del calore in una pompa di calore

Per noi non c'è nulla di sorprendente, ad esempio, nel funzionamento del frigorifero. Dove il calore del congelatore, la cui temperatura è spesso negativa, viene rilasciato nell'ambiente. Se questo calore viene utilizzato per riscaldare gli edifici e la camera di refrigerazione viene sostituita da una fonte di calore naturale collaudata e costantemente funzionante, allora questa sarà la cosiddetta pompa di calore.

Una semplice pompa di calore (aria-aria) con cui si può riscaldare un ambiente abitativo è un climatizzatore familiare a tutti, con funzione di riscaldamento. Puoi usarlo con successo, perché oggi ci sono condizionatori d'aria che possono funzionare anche a temperature sotto lo zero significative - fino a -15 gr. e sotto. Tuttavia, se vogliamo ottenere il massimo dell'efficienza e del comfort riscaldando l'intera casa in modo così economico (e una pompa di calore è tre volte più economica dei riscaldatori convenzionali, o anche di più), allora è necessario utilizzare sistemi più avanzati.

Su una nota: molti si chiedono - come è, perché esiste una legge di conservazione dell'energia.Perché un rapporto così sproporzionato tra trasferimento di calore e consumo di elettricità? L'intero segreto è che in una pompa di calore l'elettricità viene spesa solo sull'avvolgimento elettromagnetico del compressore (che, ovviamente, si riscalda, ma questo calore non viene utilizzato per riscaldare la stanza) e viene generata energia termica "risucchiata " dall'ambiente esterno, grazie alle particolari lavorazioni della pompa di calore (la parola stessa pompa lo indica). Per capirlo, devi sapere più di un corso scolastico di fisica. Ma proviamo a camminare attraverso le basi di seguito.

Ricevere bene

Il problema più grande quando si installa una pompa di calore a circuito aperto è quando l'acqua viene scaricata dall'alto nel pozzo. Così sbagliato. Il tubo dovrebbe andare quasi fino in fondo al pozzo e sollevarsi da esso di 0,5-1 metro. Tutto sotto dovrebbe ribollire. Quando l'acqua viene scaricata dall'alto, il pozzo può rapidamente insabbiarsi e smettere di ricevere acqua. Si verifica un overflow. Se ciò accade con un buon segno negativo sulla strada, allora la pista di pattinaggio è fornita per te. Pertanto, se nelle vicinanze c'è un fiume o un qualche tipo di serbatoio, un canale di scolo o una trincea di drenaggio, è meglio collegare loro il pozzo di ricezione con un tubo di troppo pieno, in caso di troppo pieno. Se non c'è nulla nelle vicinanze, dovrai perforare non uno, ma due o più pozzi per la ricezione. Nessuno conosce la risposta alla domanda su quanto durerà un pozzo di ricezione. Possono volerci molti anni o può intasarsi dopo una stagione di riscaldamento. Pertanto, il più grande svantaggio di un circuito aperto è l'imprevedibilità.

Un altro punto importante. Il pozzo di ricezione dovrebbe essere posizionato a valle del pozzo di addebito, ad una distanza di almeno 6 metri. Questa è un'altra ambiguità. Come determinare in quale direzione scorre un fiume sotterraneo. La risposta a questa domanda sarà data solo per via sperimentale.Se l'acqua non affonda bene nel debito dopo che la pompa di calore è stata avviata, va tutto bene, hai indovinato. Se inizia a scendere di temperatura, i pozzi devono essere scambiati e la pompa sommersa deve essere spostata. Le tubazioni dei pozzi di addebito e scarico sono realizzate al meglio con tubi in HDPE, come materiale più economico. Anche l'affidabilità e la durata di tali tubi sono sufficienti.

L'opzione ideale è quando i pozzi si trovano attraverso il flusso sotterraneo. Quindi è sufficiente effettuare una connessione staccabile della tubazione nel pozzo del pozzo, immettere energia in entrambi i pozzi con una spina impermeabile rimovibile e puoi invertire i pozzi una volta all'anno, cambiando i luoghi di addebito e di ricezione.

Principio di funzionamento

Per coloro che non sono abbastanza esperti in materia, vale la pena spiegare cos'è una pompa di calore aria-acqua. In effetti, questo è un "frigorifero al contrario", un dispositivo che raffredda l'aria all'esterno di se stesso e riscalda l'acqua che si trova nel serbatoio. Quest'acqua può quindi essere utilizzata per l'acqua calda sanitaria o per il riscaldamento domestico.

La pompa di calore utilizza un ciclo chiuso, consuma solo energia elettrica. La sua efficienza è misurata come rapporto tra l'energia elettrica consumata e il calore ricevuto. L'efficienza delle pompe di calore si misura anche in COP (Coefficient of performance). COP 2 corrisponde a un'efficienza del 200% e significa che per 1 kW di elettricità fornirà 2 kW di calore.

Principio di funzionamento

Il funzionamento della pompa di calore è dovuto al calore sottratto all'acqua. Laghi, tassi, fiumi, pozzi, pozzi diventano una fonte d'acqua. La profondità del bacino nella Russia centrale dovrebbe essere di almeno 2 metri in modo che gli strati inferiori non si congelino. In base alla posizione dello scambiatore di calore, i depositi di calore sono suddivisi in:

• orizzontale (i tubi sono disposti ad anelli sul fondo);
• verticale (lo scambiatore di calore è posizionato verticalmente nel pozzo).

Poiché i serbatoi al riparo dal gelo non si trovano vicino a tutte le case, molto spesso i tubi vengono posati nei pozzi. Una pompa di calore acqua-acqua standard ha diverse parti principali:

• tubi di riscaldamento;
• tubi di alimentazione e scarico dell'acqua;
• evaporatore (bobina in cui evapora il freon);
• compressore;
• condensatore (bobina in cui è liquefatto il freon).

A seconda del periodo dell'anno, la temperatura delle acque sotterranee è di 4-10 °C, varia in piccoli intervalli. Ciò garantisce un funzionamento stabile e produttivo della pompa di calore. Due pozzi sono perforati a una distanza di 8-10 m l'uno dall'altro. L'acqua sotterranea entra nel tubo dal primo pozzo e sale fino all'evaporatore, riscaldandolo. Allo stesso tempo, il freon liquefatto viene immesso nell'evaporatore. A causa della caduta di pressione nell'evaporatore, il calore delle pareti passa al refrigerante. Il refrigerante (freon) diventa gassoso.

Il freon entra quindi nel compressore e viene compresso. Quindi entra nel condensatore, si trasforma in un liquido e il calore rilasciato a seguito di questo processo passa al liquido di raffreddamento (il più delle volte è acqua). Il liquido di raffreddamento, a sua volta, riscalda i tubi del radiatore. Così si riscalda la casa. L'acqua di falda viene scaricata nel secondo pozzo. Un quadro completo dei principi di funzionamento è dato dallo schema della pompa di calore. Poiché la temperatura delle acque sotterranee è più stabile della temperatura degli strati inferiori dei serbatoi, è molto più efficiente utilizzare i pozzi. Ma qui bisogna tener conto anche del costo della perforazione dei pozzi. È installata una pompa di calore con bollitore acqua-acqua, che riscalda l'ambiente e riscalda l'acqua per il fabbisogno domestico.L'energia elettrica spesa per il funzionamento della pompa è 4-5 volte inferiore all'energia che genera.

Schema di riscaldamento della casa con pompa di calore Acqua-Acqua

Questo è interessante: collettore solare per il riscaldamento di una casa privata - batteria fatta in casa

Consigli utili

In tutte le fasi della costruzione di una casa, a partire dalla fase di progettazione, va ricordato che HP è un sistema inerziale. Può essere paragonato a un'enorme stufa russa, che di solito veniva riscaldata una volta al giorno durante la cottura. Quindi il calore accumulato riscaldò l'abitazione fino al mattino successivo.

Le pareti fatte di tronchi pesanti hanno un grado di inerzia termica abbastanza elevato. In poche parole, si raffreddano lentamente quando la notte diventa più fredda. Buona inerzia termica per muri in pietra spessi, così come per cemento pesante o mattoni.

Polyfoam e calcestruzzo espanso hanno buone proprietà di isolamento termico. Ma a causa del basso peso specifico, hanno una bassa inerzia termica. Una pompa di calore in un edificio con pareti realizzate con tali materiali, con un forte calo della temperatura esterna, non sarà sempre in grado di "pompare" abbastanza calore dall'esterno nel sistema di riscaldamento a "pavimento caldo".

È inoltre necessario tenere conto di altri fattori:

1. Per ridurre le dispersioni di calore o per non congelare affatto i tubi nella linea tra la casa ei pozzi o il collettore, è necessario posarli a una profondità inferiore al livello di congelamento. In Crimea sono sufficienti 0,75 metri e alla latitudine di Mosca almeno 1,5.
2. La più grande perdita di calore è solitamente attraverso le finestre. Pertanto, i tripli vetri non sono affatto un lusso, ma una soluzione costruttiva economicamente valida. L'opzione ideale è utilizzare un vetro in grado di riflettere i raggi infrarossi.
3. Nel caso di utilizzo dell'opzione 2 pozzi per l'aspirazione e lo scarico dell'acqua, la distanza tra loro deve essere di almeno 20 metri.
4. È meglio provare prima un TN fatto in casa in un ripostiglio o in un garage. L'installazione del riscaldamento a pavimento in una zona residenziale richiederà costi aggiuntivi.

Fatto in casa da un vecchio frigorifero

È abbastanza difficile assemblare una pompa di calore aria-aria da singoli compressori e condensatori con le proprie mani senza conoscenze ingegneristiche specializzate. Ma per una piccola stanza o una serra, puoi usare un vecchio frigorifero.

La pompa di calore ad aria più semplice può essere realizzata da un frigorifero estendendo un condotto dell'aria dalla strada e appendendo un ventilatore sulla griglia posteriore dello scambiatore di calore

Per fare ciò, è necessario praticare due fori nella porta anteriore del frigorifero. Attraverso il primo, l'aria di strada entrerà nel congelatore, e attraverso il secondo inferiore, verrà riportata in strada.

Allo stesso tempo, durante il passaggio attraverso la camera interna, cederà al freon parte del calore che contiene.

È anche possibile semplicemente incassare la macchina frigorifera nella parete con la porta aperta verso l'esterno e lo scambiatore di calore sul retro nella stanza. Ma va tenuto presente che la potenza di un tale riscaldatore sarà piccola e consuma molta elettricità.

L'aria nella stanza è riscaldata da uno scambiatore di calore sul retro del frigorifero. Tuttavia, una tale pompa di calore è in grado di funzionare solo a temperature esterne non inferiori a più cinque gradi Celsius.

Questo apparecchio è progettato esclusivamente per uso interno.

In un grande cottage, il sistema di riscaldamento dell'aria dovrà essere integrato con condotti dell'aria che distribuiscano uniformemente l'aria calda in tutte le stanze.

L'installazione di una pompa di calore aria-aria è estremamente semplice.È necessario installare le unità esterne e interne, quindi collegarle tra loro con un circuito con liquido di raffreddamento.

La prima parte del sistema viene installata all'esterno: direttamente sulla facciata, sul tetto o accanto all'edificio. Il secondo in casa può essere posizionato a soffitto oa parete.

Si consiglia di montare l'unità esterna a pochi metri dall'ingresso del villino e lontano dalle finestre, non dimenticare il rumore prodotto dal ventilatore.

E quello interno è installato in modo che il flusso di aria calda da esso sia distribuito uniformemente in tutta la stanza.

Se si prevede di riscaldare una casa con più stanze su piani diversi con una pompa di calore aria-aria, sarà necessario dotare un sistema di condotti di ventilazione con iniezione forzata.

In questo caso, è meglio ordinare un progetto da un ingegnere competente, altrimenti la potenza della pompa di calore potrebbe non essere sufficiente per tutti i locali.

Il contatore elettrico e il dispositivo di protezione devono essere in grado di sopportare i picchi di carico generati dalla pompa di calore. Con un forte colpo di freddo fuori dalla finestra, il compressore inizia a consumare elettricità molte volte più del solito.

È meglio posare una linea di alimentazione separata dal quadro elettrico per un tale riscaldatore d'aria.

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata all'installazione di tubi per freon. Anche i più piccoli chip all'interno possono danneggiare le apparecchiature del compressore

Qui non puoi fare a meno delle abilità di saldatura del rame. Il riempimento del refrigerante dovrebbe generalmente essere affidato a un professionista per evitare problemi con le sue perdite in seguito.

Rendimento e principio di funzionamento di una pompa di calore

Il rendimento di una pompa di calore per il riscaldamento sarà sempre maggiore di 1. Per i sistemi geotermici il fattore di conversione del calore è più corretto.Se è uguale a 4, significa che con una potenza di 1 kW, la pompa di calore in uscita fornisce 4 kW di energia, di cui 3 kW forniti dalla terra.

Il principio alla base del funzionamento di una pompa di calore per il riscaldamento di una casa è stato sviluppato all'inizio del XIX secolo. ingegnere Sadi Carnot ed è stato chiamato il ciclo di Carnot. Basato su questo funzionamento di un frigorifero domestico convenzionale, in cui i prodotti vengono raffreddati per il fatto che il calore dissipato viene portato all'esterno attraverso il radiatore. Ma per fare domanda per il riscaldamento delle case, quando tutto accade esattamente il contrario, cioè il funzionamento della pompa di calore si basa sul principio del ciclo di Carnot inverso, è diventato di recente.

Una pompa di calore per il riscaldamento domestico è un dispositivo in cui il calore a bassa temperatura viene convertito in calore ad alta temperatura, che viene utilizzato per il riscaldamento. La fonte di calore è la terra, l'acqua e l'aria (la prima è la più diffusa, poiché è efficace (sebbene il livello di isolamento termico della casa sia importante, il metodo utilizzato per riscaldare la casa, ecc.) e ha un rapporto ottimale tra prezzo e qualità del consumatore).

Il funzionamento di una pompa di calore progettata per il riscaldamento di una casa richiede elettricità, ma al costo di 1 kW di elettricità, il rendimento è di 4-6 kW di energia termica.

Oltre a riscaldare la casa in estate, la pompa di calore può funzionare come condizionatore, per cui è sufficiente che l'impianto sia in grado di funzionare in modo inverso. Le pompe di calore sono classificate in diversi tipi:

• "terra - acqua";
• "terra - aria";
• "acqua - acqua";
• "acqua - aria"
• "aria - acqua";
• "aria-aria".

Quella che segue è una descrizione dettagliata di come funzionano i diversi tipi di pompe di calore per il riscaldamento di una casa.

Tecnologia di montaggio

L'assemblaggio di questo tipo di attrezzatura avviene in più fasi:

• un progetto è in fase di elaborazione;
• le comunicazioni del collettore sono assemblate;
• nell'impianto è installata una pompa di calore;
• l'attrezzatura è installata all'interno della casa;
• il liquido di raffreddamento viene riempito.

Successivamente, considereremo passo dopo passo come installare una pompa di calore chiavi in ​​mano con le tue mani.

Come realizzare un progetto

Prima di procedere con il montaggio di comunicazioni di questo tipo, ovviamente, dovrebbero essere effettuati tutti i calcoli necessari. Il lavoro della parte esterna del sistema deve essere pienamente coordinato con il lavoro della parte interna. I calcoli vengono effettuati in base al tipo di attrezzatura selezionato. Per i collettori orizzontali, vengono eseguiti come segue:

• Viene determinata la quantità di antigelo necessaria. In questo caso viene utilizzata la formula Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 t), dove Qo è la potenza termica della sorgente, t è la differenza di temperatura tra la linea di mandata e quella di ritorno. Il parametro Qo è calcolato come differenza tra la potenza della pompa e la potenza elettrica utilizzata per riscaldare il refrigerante.
• Viene determinata la lunghezza del collettore richiesta. La formula di calcolo in questo caso è simile alla seguente: L = Qo / q, dove q è la rimozione del calore specifico. Il valore di quest'ultimo indicatore dipende dal tipo di terreno sul sito. Per l'argilla, ad esempio, è 20 W per rm, per la sabbia - 10 W, ecc.
• Viene determinata l'area necessaria per la posa del collettore. In questo caso il calcolo viene effettuato secondo la formula A = L da, dove da è la fase di posa del tubo.

La potenza della pompa di calore è determinata approssimativamente alla velocità di 70 W di calore per 1 m2 con un'altezza del soffitto di 2,7 m I tubi del collettore sono generalmente posati a una distanza di 0,8 m l'uno dall'altro o poco più.

Come assemblare una pompa di calore

Questo tipo di attrezzatura è piuttosto costoso. La progettazione di una pompa di calore è relativamente semplice. Pertanto, puoi provare a farlo da solo. Questa procedura viene eseguita in questo modo:

• Viene acquistato un compressore (è adatta l'attrezzatura di un condizionatore d'aria).
• L'alloggiamento del condensatore è realizzato. Per fare questo, un serbatoio in acciaio inossidabile da 100 litri viene tagliato a metà.
• Si sta realizzando una bobina. Una bombola di gas o ossigeno è avvolta con un tubo di rame dal frigorifero. Quest'ultimo può essere fissato con angoli forati in alluminio.
• La bobina viene installata nel corpo, dopodiché quest'ultimo viene sigillato.
• Un evaporatore è costituito da un contenitore di plastica di 80 litri. Al suo interno è montata una bobina da un tubo da ¾ di pollice.
• I tubi dell'acqua sono collegati all'evaporatore per fornire e scaricare l'acqua.
• Il sistema è riempito di refrigerante. Questa operazione dovrebbe essere affidata a uno specialista. Con azioni inette, non solo puoi rovinare l'attrezzatura assemblata, ma anche ferirti.

Installazione di comunicazioni collettore

La tecnologia per l'installazione del circuito esterno dell'impianto di riscaldamento dipende anche dal suo tipo. Per un collettore verticale, i pozzi vengono perforati con una profondità di 20-100 m Sotto uno orizzontale, le trincee vengono sfondate con una profondità di 1,5 m Nella fase successiva vengono posati i tubi. Gli alberi non dovrebbero crescere vicino al collettore orizzontale, poiché le loro radici possono danneggiare la rete. Per l'assemblaggio di quest'ultimo si possono utilizzare tubi in polietilene a bassa pressione.

Installazione apparecchiature

Questa operazione viene eseguita nel modo consueto. Cioè, i radiatori di riscaldamento sono installati nei locali, le linee sono posate e sono collegate alla caldaia.Sul tubo di ritorno sono montati un vaso di espansione, un filtro e una pompa di circolazione sul bypass. È inoltre possibile assemblare e collegare un sistema "pavimento caldo" alla pompa di calore. Nella fase finale, il tipo selezionato di liquido di raffreddamento viene versato nei circuiti esterno e interno.

Come puoi vedere, puoi montare tu stesso la pompa di calore e il collettore. Tecnologicamente, la procedura non è particolarmente complicata. Tuttavia, a differenza di altri tipi di apparecchiature simili, il montaggio di un tale sistema, anche di tipo orizzontale, è un'operazione fisicamente piuttosto laboriosa. La perforazione di pozzi per la perforazione verticale da soli senza attrezzature speciali è praticamente impossibile. Pertanto, potrebbe valere la pena assumere specialisti per eseguire calcoli e lavorare sull'assemblaggio del sistema. Oggi ci sono aziende sul mercato che installano apparecchiature come una pompa di calore chiavi in ​​mano.

Che cos'è una pompa di calore per il riscaldamento di una casa privata? Come funziona?

Uno speciale dispositivo in grado di estrarre calore dall'ambiente è chiamato pompa di calore.

Tali dispositivi sono utilizzati come metodo principale o aggiuntivo per il riscaldamento degli ambienti. Alcuni dispositivi funzionano anche per il raffrescamento passivo dell'edificio, mentre la pompa viene utilizzata sia per il raffrescamento estivo che per il riscaldamento invernale.

L'energia dell'ambiente viene utilizzata come combustibile. Tale riscaldatore estrae calore dall'aria, dall'acqua, dalle acque sotterranee e così via, quindi questo dispositivo è classificato come una fonte di energia rinnovabile.

Importante! Queste pompe richiedono un collegamento elettrico per funzionare. Tutti i dispositivi termici includono un evaporatore, un compressore, un condensatore e una valvola di espansione.A seconda della fonte di calore, si distinguono acqua, aria e altri dispositivi.

Il principio di funzionamento è molto simile al principio del frigorifero (solo il frigorifero emette aria calda e la pompa assorbe calore)

A seconda della fonte di calore, si distinguono acqua, aria e altri dispositivi. Il principio di funzionamento è molto simile al principio del frigorifero (solo il frigorifero emette aria calda e la pompa assorbe calore)

Tutti i dispositivi termici includono un evaporatore, un compressore, un condensatore e una valvola di espansione. A seconda della fonte di calore, si distinguono acqua, aria e altri dispositivi. Il principio di funzionamento è molto simile a quello di un frigorifero (solo il frigorifero emette aria calda e la pompa assorbe calore).

La maggior parte dei dispositivi funziona sia a temperature positive che negative, tuttavia, l'efficienza del dispositivo dipende direttamente dalle condizioni esterne (ovvero, maggiore è la temperatura ambiente, più potente sarà il dispositivo). In generale, il dispositivo funziona come segue:

1. La pompa di calore entra in contatto con le condizioni ambientali. Tipicamente, il dispositivo estrae calore dal suolo, dall'aria o dall'acqua (a seconda del tipo di dispositivo).
2. Uno speciale evaporatore è installato all'interno del dispositivo, che è riempito di refrigerante.
3. A contatto con l'ambiente, il refrigerante bolle ed evapora.
4. Successivamente, il refrigerante sotto forma di vapore entra nel compressore.
5. Lì si restringe - a causa di ciò, la sua temperatura aumenta notevolmente.
6. Successivamente, il gas riscaldato entra nel sistema di riscaldamento, che porta al riscaldamento del liquido di raffreddamento principale, che viene utilizzato per il riscaldamento degli ambienti.
7. Il refrigerante si raffredda a poco a poco. Alla fine si trasforma di nuovo in un liquido.
8. Quindi il refrigerante liquido entra in una valvola speciale, che ne abbassa notevolmente la temperatura.
9. Al termine, il refrigerante entra nuovamente nell'evaporatore, dopodiché si ripete il ciclo di riscaldamento.

Foto 1. Il principio di funzionamento di una pompa di calore terra-acqua. Il blu indica freddo, il rosso indica caldo.

vantaggi:

• Compatibilità ambientale. Tali dispositivi sono fonti di energia rinnovabile che non inquinano l'atmosfera con le loro emissioni (mentre il gas naturale produce gas serra nocivi e l'elettricità è spesso utilizzata per bruciare carbone, che inquina anche l'aria).
• Buona alternativa al gas. Una pompa di calore è l'ideale per il riscaldamento degli ambienti nei casi in cui l'uso del gas è difficoltoso per un motivo o per l'altro (ad esempio, quando la casa è lontana da tutte le principali utenze). La pompa si confronta anche favorevolmente con il riscaldamento a gas in quanto l'installazione di un tale dispositivo non richiede l'autorizzazione statale (ma quando si perfora un pozzo profondo, è comunque necessario ottenerlo).
• Fonte di calore aggiuntiva economica. La pompa è ideale come fonte di alimentazione ausiliaria economica (l'opzione migliore è utilizzare il gas in inverno e una pompa in primavera e in autunno).

Screpolatura:

1. Limitazioni termiche in caso di utilizzo di pompe dell'acqua. Tutti i dispositivi termici funzionano bene a temperature positive, mentre nel caso di funzionamento a temperature negative molte pompe smettono di funzionare. Ciò è dovuto principalmente al fatto che l'acqua gela, il che rende impossibile l'utilizzo come fonte di calore.
2. Potrebbero esserci problemi con i dispositivi che utilizzano l'acqua come calore. Se l'acqua viene utilizzata per il riscaldamento, sarà necessario trovare una fonte stabile. Molto spesso, è necessario perforare un pozzo per questo, a causa del quale i costi di installazione del dispositivo possono aumentare.

Attenzione! Le pompe di solito costano 5-10 volte di più di una caldaia a gas, pertanto l'uso di tali dispositivi per risparmiare denaro in alcuni casi potrebbe non essere pratico (perché la pompa ripaghi, dovrai attendere diversi anni)

Il principio di funzionamento delle pompe di calore

Va notato che quasi tutti i mezzi hanno energia termica. Perché non utilizzare il calore disponibile per riscaldare la tua casa? Una pompa di calore aiuterà in questo.

Il principio di funzionamento di una pompa di calore è il seguente: il calore viene trasferito al liquido di raffreddamento da una fonte di energia a basso potenziale. In pratica, tutto avviene come segue.

Il liquido di raffreddamento passa attraverso tubi sepolti, ad esempio, nel terreno. Quindi il liquido di raffreddamento entra nello scambiatore di calore, dove l'energia termica raccolta viene trasferita al secondo circuito. Il refrigerante, che si trova nel circuito esterno, si riscalda e si trasforma in gas. Successivamente, il refrigerante gassoso passa nel compressore, dove viene compresso. Questo fa sì che il refrigerante si surriscaldi ancora di più. Il gas caldo va al condensatore e lì il calore passa al liquido di raffreddamento, che riscalda già la casa stessa.

Il riscaldamento geotermico in casa: come funziona

I sistemi di refrigerazione sono disposti secondo lo stesso principio. Ciò significa che le unità di refrigerazione possono essere utilizzate per raffreddare l'aria interna.

Tipi di pompe di calore

Esistono diversi tipi di pompe di calore. Ma molto spesso, i dispositivi sono classificati in base alla natura del liquido di raffreddamento sul circuito esterno.

I dispositivi possono trarre energia da

• acqua,
• suolo,
• aria.

L'energia risultante nella casa può essere utilizzata per il riscaldamento degli ambienti, per il riscaldamento dell'acqua. Pertanto, ci sono diversi tipi di pompe di calore.

Pompe di calore: terra - acqua

L'opzione migliore per il riscaldamento alternativo è ottenere energia termica dal suolo. Quindi, già a una profondità di sei metri, la terra ha una temperatura costante e immutabile. Un liquido speciale viene utilizzato come vettore di calore nei tubi. Il contorno esterno del sistema è costituito da tubi di plastica. I tubi nel terreno possono essere posizionati verticalmente o orizzontalmente. Se i tubi sono posizionati orizzontalmente, è necessario allocare un'ampia area. Dove i tubi sono installati orizzontalmente, è impossibile utilizzare il terreno per scopi agricoli. Puoi solo organizzare prati o piantare annuali.

Per disporre i tubi in verticale nel terreno, è necessario realizzare diversi pozzi fino a 150 metri di profondità. Questa sarà una pompa geotermica efficiente, poiché la temperatura è elevata a una grande profondità vicino alla terra. Le sonde profonde sono utilizzate per il trasferimento di calore.

Tipo di pompa acqua-acqua

Inoltre, il calore può essere ottenuto dall'acqua, che si trova in profondità nel sottosuolo. Possono essere utilizzati stagni, falde acquifere o acque reflue.

Va notato che non ci sono differenze fondamentali tra i due sistemi. I costi più bassi sono richiesti quando viene creato un sistema per ottenere il calore da un serbatoio. I tubi devono essere riempiti di liquido di raffreddamento e immersi in acqua.È necessario un progetto più complesso per creare un sistema per la generazione di calore dalle acque sotterranee.

Pompe aria-acqua

È possibile raccogliere calore dall'aria, ma nelle regioni con inverni molto freddi, un tale sistema non è efficace. Allo stesso tempo, l'installazione del sistema è molto semplice. Devi solo selezionare e installare il dispositivo desiderato.

Qualcosa in più sul principio di funzionamento delle pompe geotermiche

Per il riscaldamento è molto vantaggioso utilizzare le pompe di calore. Le case con una superficie di oltre 400 mq ripagano molto rapidamente il costo dell'impianto. Ma se la tua casa non è molto grande, puoi realizzare un sistema di riscaldamento con le tue mani.

Per prima cosa devi acquistare un compressore. È adatto un dispositivo dotato di un condizionatore d'aria convenzionale. Lo montiamo al muro. Puoi creare il tuo condensatore. È necessario realizzare una bobina da tubi di rame. Si trova in una custodia di plastica. L'evaporatore è anche montato a parete. La saldatura, il riempimento con freon e lavori simili devono essere eseguiti solo da un professionista. Azioni incapaci non porteranno a un buon risultato. Inoltre, puoi farti male.

Prima di mettere in funzione la pompa di calore, è necessario verificare lo stato dell'elettrificazione della casa. La potenza del misuratore dovrebbe essere valutata a 40 ampere.

Pompa di calore geotermica fatta in casa

Si noti che una pompa di calore creata da noi stessi non è sempre all'altezza delle aspettative. La ragione di ciò è la mancanza di calcoli termici corretti. Il sistema è sottodimensionato e i costi di manutenzione sono in aumento

Pertanto, è importante eseguire tutti i calcoli in modo accurato.

Caratteristiche del sistema aria-acqua termale

La pompa di calore a cui è dedicato questo articolo, a differenza di altre modifiche di tale dispositivo (in particolare, acqua-acqua e terra-acqua), presenta una serie di vantaggi:

• risparmia elettricità;
• l'installazione non richiede lavori di terra su larga scala, perforazione di pozzi, ottenimento di permessi speciali;
• Collegando l'impianto ai pannelli solari, potrai garantirne la completa autonomia.

Un vantaggio significativo di un sistema termico che estrae l'energia eolica e la trasferisce all'acqua è la sicurezza ambientale al cento per cento.

Prima di procedere con la progettazione della pompa, è necessario scoprire in quali casi il sistema si manifesta nel modo più efficiente possibile e quando il suo utilizzo è impraticabile.

Un sistema a pompa di calore che estrae energia dalla massa d'aria può essere utilizzato per riscaldare tutti i tipi di vettori di calore utilizzati nella CSI: acqua, aria, vapore

Specifiche di applicazione e lavoro

La pompa di calore funziona in modo produttivo esclusivamente nell'intervallo di temperatura da -5 a +7 gradi. A una temperatura dell'aria di +7, il sistema genererà più calore del necessario e a un indicatore inferiore a -5 non sarà sufficiente per il riscaldamento. Ciò è dovuto al fatto che il freon concentrato nella struttura bolle a una temperatura di -55 gradi.

Teoricamente, il sistema può generare calore anche con gelo di 30 gradi, ma non sarà sufficiente per il riscaldamento, perché la resa termica dipende direttamente dalla differenza tra il punto di ebollizione del refrigerante e la temperatura dell'aria.

Pertanto, i residenti delle regioni settentrionali, dove il raffreddore arriva prima, questo sistema non funzionerà e nelle case delle regioni meridionali può servire efficacemente per diversi mesi freddi.

Se nella stanza sono installate batterie standard, la pompa di calore funzionerà in modo meno efficiente. Soprattutto, il dispositivo aria-acqua è combinato con convettori e altri radiatori con un'ampia superficie, nonché con sistemi ad acqua "pavimento caldo", "parete calda".

Inoltre, la stanza stessa dovrebbe essere ben isolata dall'esterno, avere finestre multicamera integrate che forniscono un migliore isolamento termico rispetto a quelle ordinarie in legno o plastica.

La pompa di calore interagisce al meglio con il sistema dell'acqua "pavimento caldo", che non richiede il riscaldamento del liquido di raffreddamento oltre i 40 - 45º C

Una pompa di calore fatta in casa può riscaldare efficacemente case fino a 100 metri quadrati. m ed è garantito per produrre una potenza di 5 kW. Dovrebbe essere chiaro che il freon non può essere versato con una qualità sufficiente in una struttura creata in casa, quindi dovresti contare sul suo punto di ebollizione a -22 gradi.

Il dispositivo di montaggio domestico è ideale per fornire calore a garage, serre, ripostigli, piccole piscine private, ecc. Il sistema viene solitamente utilizzato come riscaldamento aggiuntivo.

Sarà comunque necessario un bollitore elettrico o altra attrezzatura tradizionale per la stagione di riscaldamento. Durante forti gelate (-15-30 gradi), si consiglia di spegnere la pompa di calore per evitare sprechi di elettricità, perché durante questo periodo la sua efficienza non supera il 10%.

Le pompe di calore forniscono energia sufficiente per riscaldare l'acqua nelle piscine private coperte (+)

Come funziona il sistema

La sostanza di lavoro nella struttura è l'aria. Attraverso l'unità esterna, che è installata su strada, l'ossigeno entra nell'evaporatore attraverso le tubazioni, dove interagisce con il refrigerante.

Il freon sotto l'influenza della temperatura diventa gassoso (perché bolle a -55 gradi) e in una forma riscaldata sotto pressione entra nel compressore. Il dispositivo comprime il gas, aumentando così la sua temperatura.

Il freon caldo entra nel circuito dell'accumulo (condensatore), dove il calore viene trasferito all'acqua, che può essere successivamente utilizzata per organizzare il riscaldamento e l'acqua calda sanitaria. Nel condensatore il freon perde solo una parte del suo calore ed è ancora allo stato gassoso.

Passando attraverso l'acceleratore, il refrigerante viene spruzzato, di conseguenza la sua temperatura diminuisce. Il freon diventa liquido e in questa forma passa nell'evaporatore. Il ciclo si ripete.

La figura mostra schematicamente l'implementazione del principio di una pompa di calore elementare, divisa da un compressore e un espansore in due circuiti: alta e bassa pressione

Coloro che desiderano costruire autonomamente una pompa di calore da materiali di scarto e apparecchiature obsolete, ad esempio da un vecchio frigorifero, saranno aiutati dalle informazioni presentate nell'articolo che consigliamo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il video introdurrà il principio di funzionamento e le caratteristiche del dispositivo:

Di conseguenza, possiamo concludere che una pompa di calore acqua-acqua è considerata un'apparecchiatura efficace e rispettosa dell'ambiente progettata per riscaldare case fino a 150 metri quadrati. La sistemazione di un'area più ampia può già richiedere rilievi ingegneristici piuttosto complessi.

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