Pompe à chaleur eau-eau: appareil, principe de fonctionnement, règles de disposition du chauffage sur sa base

Pour chauffer et fournir de l'eau chaude aux maisons privées, il est conseillé d'utiliser une pompe à chaleur eau-eau qui fonctionne à partir de sources naturelles - eaux souterraines, rivières, réservoirs, etc. Le système se caractérise par une sécurité environnementale absolue, ne nécessite pas de dépenses régulières en consommables, il devient donc de plus en plus populaire.

Nous parlerons des options pour un dispositif de pompe à chaleur qui utilise l'éco-énergie de l'eau pour la transmettre aux systèmes de chauffage domestique. Pour les maîtres à la maison curieux, nous avons décrit les principes de fonctionnement des options d'appareils populaires et de la technologie de construction. Ici, vous découvrirez quel équipement est nécessaire pour faire fonctionner le système.

Le principe de fonctionnement de la pompe à chaleur eau-eau

La pompe à chaleur incarne le principe du cycle Carnot. Il consiste dans le fait qu'une substance en mouvement dans un système fermé et change son état global de liquide à gazeux sous l'influence de facteurs chimiques, physiques ou thermiques libère et absorbe une énorme quantité d'énergie thermique.

Le rôle de la substance active est un vecteur thermique - l'eau d'un puits ou d'un réservoir.

Même en hiver, les températures naturelles à une certaine profondeur maintiennent une température positive, de sorte que l'énergie thermique peut en être extraite toute l'année.Le seul inconvénient de l'installation est la forte consommation d'énergie et la nécessité d'acheter des équipements supplémentaires.

Le diagramme montre la trajectoire de la circulation de l'eau et du réfrigérant. Le système vous permet de recevoir de l'énergie thermique, quelle que soit la saison

Les principaux éléments d'une pompe à chaleur eau / eau sont:

• compresseur
• vaporisateur;
• condensateur;
• détendeur à détente;
• système automatique de suivi des indicateurs;
• plusieurs autoroutes à partir de tuyaux en cuivre;
• substance de travail (réfrigérant).

À l'aide d'une pompe spéciale, l'eau s'écoule à travers les tuyaux de la source à l'installation thermique, après quoi elle interagit avec du gaz (fréon) bouillant à une température de + 2-3 degrés. Le fréon absorbe une partie de la chaleur de l'eau et est absorbé par le compresseur, où sa température augmente pendant la compression.

L'équipement de la pompe à chaleur prend beaucoup de place, mais permet de se débarrasser de la dépendance communautaire

Ensuite, le réfrigérant entre dans le condenseur, après quoi la substance chaude chauffe l'eau à une température prédéterminée (de +40 à +80 degrés), qui est transportée à travers les tuyaux du système de chauffage.

L'eau réfrigérée pénètre dans l'évaporateur, puis se déverse dans le puits récepteur. Après le passage du condenseur, le fluide frigorigène devient liquide et s'accumule au fond de l'élément, puis à travers l'accélérateur revient à sa place d'origine. Ensuite, le cycle se répète.

À quoi faut-il faire attention lors de l'organisation d'un tel chauffage?

Il existe un grand nombre de modifications différentes des pompes à chaleur conçues pour des pièces de tout type et de toute taille, ainsi que pour travailler dans différentes conditions. L'équipement est destiné au chauffage de maisons d'une superficie totale de 50 à 150 mètres carrés.

Point de repère numéro 1 - dureté de l'eau

La qualité de l'eau d'un puits ou d'un réservoir joue un rôle important dans la sélection des équipements. Tous les modèles ne sont pas capables de fonctionner avec de l'eau dure contenant de grandes quantités de manganèse et de fer.

Une concentration élevée de ces éléments nuit au système - la corrosion se forme plus rapidement sur les tuyaux, ce qui entraîne une diminution de l'efficacité de l'équipement et de sa durée de vie.

Par conséquent, avant d'acheter une pompe à chaleur, prenez échantillon d'eau et faire son analyse pour la présence de ces éléments et d'autres oligo-éléments - sulfure d'hydrogène, ammoniac, chlore, etc. Habituellement, si la température dans l'étang dépasse +13 degrés, alors avec une plus grande probabilité, il y a beaucoup d'ions fer et manganèse dans l'eau.

Ainsi, la pompe à chaleur eau-eau est choisie en tenant compte de la dureté de l'eau. Il existe des systèmes dont les éléments sont les plus protégés contre la corrosion, mais ils coûtent plus cher.

Point de repère numéro 2 - mode de fonctionnement

La pompe à chaleur peut être utilisée comme seule source de chaleur ou interagir avec d'autres systèmes. Par conséquent, avant de choisir un modèle, il est important de déterminer dans quel mode l'appareil fonctionnera.

Il existe deux types de fonctionnement du système:

• Monovalent. Les appareils ont une grande puissance, adaptés au chauffage de la maison.
• Bbivalent. Des appareils moins productifs complètent l'équipement de chauffage principal.

Pour construire un système autonome avec l'unité de chauffage eau-eau principale, un type monovalent est nécessaire.

Point de référence 3 - puissance de la pompe

La puissance est un indicateur important lors du choix d'une pompe à chaleur, car les performances du système en dépendent. Plus la puissance est élevée, plus l'efficacité de l'équipement est élevée, mais aussi la consommation d'énergie est élevée.

Les performances de la pompe à chaleur eau-eau sont sélectionnées en fonction des besoins réels

Lorsque vous choisissez un appareil avec une puissance insuffisante, l'efficacité du système diminuera si la perte de chaleur à la maison dépasse la quantité d'énergie fournie par le système. La pompe à chaleur peut fonctionner 24h / 24, mais elle n'aura aucun effet en raison de la baisse de la température de l'eau.

Lorsque la perte de chaleur du bâtiment est inférieure au transfert de chaleur du système, la pompe démarre généralement automatiquement pendant plusieurs minutes, chauffe l'eau à la température réglée et la transfère à travers le système. Il s'éteint ensuite jusqu'à ce que la température baisse de plusieurs degrés. Ensuite, le cycle se répète.

Point de repère numéro 4 - la fonctionnalité d'un modèle particulier

Les pompes à chaleur peuvent avoir des fonctions supplémentaires, à savoir:

• Système de contrôle automatique qui vous permet d'ajuster le microclimat de la pièce au goût. La gestion se fait généralement à l'aide d'une télécommande.
• Fonction de chauffage de l'eau pour l'alimentation en eau chaude.
• Boîtier insonorisé.
• La possibilité de se connecter à d'autres systèmes de chauffage, des capteurs solaires, ce qui rendra l'équipement de chauffage complètement autonome.

La durée de fonctionnement des pompes à chaleur eau-eau dépasse généralement 30 ans.

Pas moins important lors du choix de l'équipement, considérez le coût d'installation et d'installation.

Calcul de la puissance requise de la pompe à chaleur

Avant d'acheter un système, il est important de rédiger d'abord et de calculer la capacité d'équipement nécessaire. La performance est calculée en tenant compte de la demande de chaleur réelle. La consommation de chaleur, les pertes de chaleur à domicile et la présence ou l'absence d'un circuit sont prises en compte ECS.

Algorithme de calcul:

1. Nous calculons la superficie totale des pièces chauffées.
2. Nous déterminons la quantité d'énergie nécessaire pour le chauffage. L'indicateur optimal pour 1 mètre carré est de 0,07 kW.
3. Pour faire fondre une maison sur N mètres carrés, vous avez besoin de N * 0,07 kW.
4. Pour ECS au nombre résultant, ajoutez 15 à 20% supplémentaires, c'est-à-dire N * 0,07 * 0,85 ou N * 0,07 * 0,80.

Ce calcul sera optimal pour les pièces dont les plafonds ne dépassent pas une hauteur de 2,7 m. Des calculs plus précis seront effectués par des spécialistes lors de la préparation du projet.

Travaux préparatoires avant l'opération

La préparation du montage, du raccordement et de la mise en service d'une pompe à chaleur de la série eau-eau comprend un certain nombre d'étapes standard, que nous allons approfondir.

Choisir la source d'eau optimale

Il convient de noter que toutes les sources ouvertes ou bien arroser adapté au bon fonctionnement de la pompe à chaleur.La qualité de l'eau joue un rôle important, mais les filtres peuvent aider à résoudre le problème de la pollution.

Il est permis d'utiliser un étang ou un étang situé dans un rayon de 100 mètres du bâtiment. S'il n'y a pas une telle source, il devient alors nécessaire de forer des puits.

Le choix de la source de la pompe à chaleur doit se concentrer sur la simplicité et le coût d'utilisation. Dans le cas d'un réservoir d'eau libre à proximité, il est plus raisonnable de l'utiliser

Le comportement des sources ouvertes est plus prévisible que les eaux souterraines, donc si possible, la préférence est donnée aux plans d'eau.

Installation d'un système thermique utilisant un puits

Pour installer le système à l'aide d'une pompe à chaleur, deux puits sont nécessaires. L'un des puits est appelé débit. C'est en elle qu'une pompe spéciale est immergée, à l'aide de laquelle de l'eau est prélevée pour un traitement ultérieur dans le système. Le deuxième puits est le puits récepteur. L'eau réfrigérée y est drainée.

Les puits de drainage et d'alimentation doivent être distants d'au moins 15 mètres

La profondeur du puits de débit ne doit pas dépasser 50 mètres. Plus la source d'eau est profonde, plus la pompe sera nécessaire pour la fournir, ce qui augmentera la quantité d'énergie consommée.

Dispositif de puits de débit

Avant de bien faire fonctionner un débit, il est important de savoir la quantité d'eau qu'il peut produire et la quantité de fluide nécessaire pour chauffer toute la pièce. Plus la température de l'eau est élevée, moins elle sera nécessaire pour le chauffage.

Il est important de pré-calculer le volume V, qui doit être pompé hors du puits pendant une heure pour chauffer la pièce. Supposons qu'il existe une pompe dont la puissance calorifique est égale à un certain nombre Q kW, et la consommation d'énergie - le nombre P kW Vous devrez également connaître la température des eaux souterraines (t1) et leur température après échange de chaleur (t2).

Ensuite, la formule pour calculer la quantité d'eau nécessaire par heure ressemble à ceci:

V = (Q-P) / (t1-t2).

Il est analytiquement impossible de déterminer la capacité d'un puits de débit à fournir la quantité d'eau requise, par conséquent, il est testé. Dans les 3 jours, la pompe pompe sans interruption l'eau du puits. Ainsi, la vérification du puits récepteur pour la capacité de prélever la quantité d'eau requise à forte charge est également effectuée.

Il est important de comprendre que les eaux souterraines se comportent de façon imprévisible, de sorte que l'eau d'un puits de débit peut devenir plus petite avec le temps. Par exemple, les marées sont observées au printemps et en hiver, au contraire, l'eau diminue. S'il n'y a pas assez d'eau dans le puits, le système s'arrête automatiquement, le chauffage ne se produit pas.

Caractéristiques du puits récepteur

Le puits tubulaire récepteur est situé en aval des eaux souterraines. Il est analytiquement impossible de déterminer dans quelle direction l'eau se déplace. Par conséquent, dans la pratique, choisissez un puits arbitraire comme un puits de débit et rencontrez-le submersible la pompe.

Si pendant le fonctionnement du système le niveau d'eau ne baisse pas, le choix est fait correctement. Si le niveau a baissé et que la température de l'eau a baissé, vous devez changer de puits - transférer submersible pomper dans un autre trou.

Le tuyau de vidange dans le puits de réception doit être immergé de plusieurs centimètres dans l'eau, sans atteindre le fond. Si vous déchargez les déchets liquides par le haut, cela entraînera l'engorgement. Le puits tubulaire peut cesser de prendre de l'eau et se boucher.

Le résultat menace un débordement et, en hiver, un possible givrage. La meilleure option pour une source réceptrice est une rivière ou un étang. Si ces objets ne sont pas à proximité, il devient alors nécessaire de forer un ou plusieurs puits récepteurs afin de s'assurer contre le débordement.

La figure montre un exemple d'utilisation d'un puits comme puits de réception et de débit

Il est impossible de savoir si un puits recevra de l'eau, soit analytiquement, soit par une méthode d'essai. La pratique montre qu'un puits de drainage peut absorber de l'eau en continu pendant de nombreuses années et peut même échouer en une saison.

Il existe des technologies qui permettent d'utiliser un puits comme puits de débit et de réception, mais cette méthode n'est pas efficace - le fonctionnement s'accompagnera de difficultés, pouvant abaisser la température de l'eau, l'engorgement et un certain nombre d'autres problèmes.

Système d'appareil utilisant un étang

L'étang choisi doit être suffisamment profond pour que les couches inférieures d'eau ne gèlent pas lors de fortes gelées. Dans les régions du Sud, la profondeur optimale est d'environ 1 mètre, dans les régions du Nord, une source d'une profondeur de 3 mètres ou plus est requise. De plus, l'étang doit être stable - les fluctuations du niveau de l'eau et sa réduction sont inacceptables.

Il y a deux pipelines vers le réservoir - débit et réception. Une pompe submersible est installée dans le réservoir

En tant que tuyaux, il est recommandé d'utiliser des modèles de PNDcaractérisé par la durabilité et la fiabilité. Il est important de protéger les tuyaux du gel, en les isolant en plus et des percées.

Préparer une maison pour une pompe à chaleur

Pour interagir avec la pompe à chaleur eau-eau, un système de chauffage à eau doit être équipé dans la maison, présenté sous forme de tuyaux, batteries de radiateur. Pour une meilleure isolation du sol et des murs, il est également permis d'installer des tuyaux de chauffage.

Si l'équipement sera utilisé pour fournir de l'eau chaude, alors la maison doit avoir un système de collecte. Pour que la pompe fonctionne, vous devez vous connecter à un réseau électrique avec une puissance illimitée.

Sans mesures supplémentaires pour l'isolation thermique de la maison (isolation extérieure, installation de fenêtres à double chambre, etc.) le fonctionnement de la pompe à chaleur n'a pas de sens.

Les experts recommandent également d'installer système de ventilation avec mécanisme de chauffage à air. Le fréon utilisé dans l'équipement est nocif pour l'homme. Si dans la boucle système se produit microfractures, puis le gaz est libéré et déplace ainsi l'air de la pièce. Le réfrigérant peut provoquer une exacerbation des maladies pulmonaires chez une personne, des crises d'asthme.

La pompe à chaleur est un équipement lourd, son poids peut atteindre des tonnes (selon la puissance et la taille), donc, dans certains cas, pour l'installer, vous devez construire votre propre fondation, non connectée à la fondation du chalet.

Avant d'installer l'équipement, vous devez prendre en compte les dimensions autorisées de la pièce, maintenir la distance aux murs indiquée dans le passeport du produit.

Équipement supplémentaire

Le choix équipement supplémentaire pour la pompe à chaleur - une tâche responsable, dont la solution conditionne largement le service à long terme du système de chauffage dans son ensemble et l'absence de problèmes de fonctionnement.

Submersible pompe pour puits et étangs

Si la pompe à chaleur du système est utilisée pour fournir de l'eau chaude, un appareil de petite capacité peut abaisser la pression dans les robinets. Une pompe puissante résoudra ce problème, mais elle consomme plus d'énergie. Puissance minimale autorisée pendant le fonctionnement FGP - 1 kW.

Il existe de nombreuses modifications différentes. submersible pompes.Le choix se fait en tenant compte de trois critères, à savoir:

• Quantité de liquideutilisé pour le pompage (plus vous devez transporter d'eau, plus la puissance de la pompe doit être élevée).
• Eh bien la profondeur (plus le puits est profond, plus la capacité de l'équipement doit être grande);
• Diamètre du puits (préfèrent traditionnellement les arbres de 4 pouces, car ils ont créé le plus grand nombre de pompes, contrairement à 3 pouces).

Pour déterminer la profondeur du puits, il est nécessaire de fixer la charge sur la corde et de l'abaisser dans la tige. La partie humide de la corde indiquera toute la profondeur du puits, la partie sèche déterminera la distance entre le début de l'eau et la surface.

La pompe est immergée dans le puits de forage à une profondeur spécifiée par le fabricant de l'appareil. En règle générale, la fiche technique indique le nombre de mètres entre le miroir d'eau et la pompe, le bas de la sortie et la pompe.

Les pompes universelles et les équipements spécialement conçus pour les puits peuvent convenir aux mines. Si la mine a été développée par des professionnels, elle est moins obstruée par le sable, vous pouvez donc utiliser en toute sécurité une pompe universelle.

Les pompes conçues spécifiquement pour les forages sont plus chères, mais elles font un excellent travail avec du sable et de la boue, moins de colmatage. Les universels sont sensibles à une teneur élevée en matières organiques, ils doivent être régulièrement nettoyés de la saleté, ce qui réduit leur durée de vie.

Les pompes à équipement automatique doivent être privilégiées, car lorsque le moteur surchauffe, obstrue excessivement ou manque d'eau dans le puits, elles s'arrêtent indépendamment, ce qui empêche le moteur de surchauffer et de ne pas tomber en panne.

Selon le principe d'action, on distingue 2 types submersible pompes:

• Centrifuge.
• Vibrant.

Pour les travaux dans des puits qui produisent de l'eau en calcaire, les modèles centrifuges profonds sont préférables. Ils sont sensibles à l'eau avec des grains de sable et de suspension d'argile.

Si la pompe à chaleur sera connectée à un réservoir ouvert, il est préférable d'utiliser un équipement de pompage de surface conçu pour pomper de l'eau sale ou un appareil vibrant peu coûteux.

Échangeur de chaleur intermédiaire pompe à chaleur

Dans les pompes à chaleur, pendant la circulation, le fréon peut ne pas refroidir suffisamment, ce qui entraîne une surchauffe du compresseur en raison d'une température de refoulement excessive. Par conséquent, il est important d'améliorer le refroidissement de la substance, réduisant ainsi la pression dans les circuits.

Il existe un autre problème commun à toutes les pompes à chaleur: le réfrigérant peut se mélanger à la vapeur d'eau. Si du liquide pénètre dans le compresseur, cela peut arriver. coup de bélier. Dans ce cas, vous devez réparer ou remplacer la pièce. De plus, l'eau peut pénétrer dans l'huile et il est difficile de l'extraire de là.

Tous les problèmes ci-dessus sont résolus en installant un échangeur de chaleur intermédiaire. Les échangeurs de chaleur se déclinent en trois types - type ouvert, coque et tube et serpentin.

La modification du type ouvert neutralise le liquide piégé dans le fréon pendant la circulation, ce qui minimise la probabilité coup de bélier compresseur. L'appareil se caractérise par des performances élevées avec une consommation électrique minimale.

Lors de l'installation d'un échangeur de chaleur de type ouvert, il est important de sélectionner correctement la taille du tuyau de liquide pour assurer une compression de pression minimale

Des tuyaux correctement sélectionnés neutraliseront la possibilité de faire bouillir le liquide. Dans le même temps, la valve doit avoir une capacité suffisante pour que le liquide à faible différence de pression puisse pénétrer dans l'appareil.

L'échangeur de chaleur à coque et à tube se présente sous la forme d'une conception fermée. L'échange de chaleur se produit à travers les parois des tuyaux, et le liquide et le réfrigérant qui s'y trouvent ne se mélangent pas, contrairement à l'ouverture, qui fournit une pression élevée pour la circulation de la vapeur et de l'air.

L'échangeur de chaleur à serpentin se caractérise par la présence d'un régulateur de débit qui contrôle le débit de fréon liquide. La taille de l'appareil dépend de la puissance de la pompe à chaleur.Il est nécessaire de choisir un produit, en tenant compte de la fonctionnalité et de la quantité disponible. Il est conseillé de privilégier les modèles pliables.

Filtres pour pompes à chaleur

L'eau des puits ou des étangs ne vient pas sous forme pure. Il peut contenir du sable, de la saleté, divers oligo-éléments - fer, sulfure d'hydrogène, manganèse, chlore, ammoniac, etc. Avant d'entrer dans la pompe à chaleur, l'eau doit être filtrée.

Tout d'abord, il est nécessaire d'éliminer les grandes substances - pierres, sable, saleté, limon. Pour les retirer de l'eau, l'installation est nécessaire hydrocyclone.

Hydrocyclone - un appareil requis pour le traitement des eaux agitées. Il doit être sélectionné en tenant compte de la puissance de la pompe

Ensuite, il est important d'installer des filtres qui éliminent le fer, le sulfure d'hydrogène, le manganèse, l'ammoniac. Ces oligo-éléments raccourcissent la durée de vie de l'équipement et le corrodent.

Vous pouvez utiliser des filtres osmose inverse, adoucisseurs, dissolvants de fer et leurs modifications. Pour assurer la consommation d'eau chaude, des filtres à charbon et un stérilisateur UV qui détruit les bactéries et les virus doivent également être équipés.

Générateur d'énergie pour l'alimentation de secours

Les pompes à chaleur fonctionnent sur le secteur, donc en cas de panne de courant, la maison restera sans chauffage. Il est conseillé d'acheter en plus un générateur électrique fonctionnant avec des substances combustibles.

Il est important que le générateur puisse générer la puissance nécessaire pour faire fonctionner le compresseur de la pompe

Caractéristiques du fonctionnement d'une telle pompe à chaleur

Une fois par an, il est nécessaire de procéder à une inspection visuelle indépendante des composants de la pompe, de suivre les recommandations d'entretien - lubrifier les pièces en temps opportun, surveiller le bon fonctionnement de l'appareil lors du pompage de l'eau.

Certains types d'équipement nécessitent une inspection régulière (généralement 1 à 2 fois par an) par des spécialistes du centre de service. Lors de l'inspection, identifiez:

• fuite d'huile moteur par des fissures dans le circuit;
• qualité des agencements et accessoires;
• niveau de pression dans les réservoirs et circuits;
• dysfonctionnements dans le câblage d'alimentation.

L'installation d'une pompe à chaleur eau / eau doit être confiée à des spécialistes formés. L'inefficacité du système est le plus souvent associée à une mauvaise installation. Les équipements thermiques peuvent être utilisés par les résidents des régions du Sud et du Nord.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo présente le principe de fonctionnement et les fonctionnalités de l'appareil:

En conséquence, nous pouvons conclure que la pompe à chaleur eau / eau est considérée comme un équipement efficace et respectueux de l'environnement conçu pour chauffer des maisons jusqu'à 150 mètres carrés. Pour l'aménagement des locaux d'une plus grande surface, des études d'ingénierie assez compliquées peuvent déjà être nécessaires.

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