Циркулационна помпа за отоплителен режим на работа. Схемата и технологията на термопомпата

Изгарянето на класически горива (газ, дърва, торф) е един от древните методи за генериране на топлина. Изчерпването на традиционните енергийни източници обаче накара хората да търсят по-сложни, но не по-малко ефективни алтернативи. Едно от тях беше изобретението топлинна помпа, чиято работа се основава на училищните закони на физиката.

Работа на термопомпата

Принципът на действие на термопомпите, който е много сложен на пръв поглед, се основава на няколко прости закона на термодинамиката и свойствата на течностите и газовете:

1. Когато газът влезе в течно състояние(кондензация), топлината се отделя
2. Когато течността се промени в газ (изпарение), топлината се абсорбира

Повечето течности могат да кипнат с достатъчно количество високи температуриблизо до 100 градуса. Но има вещества с достатъчно ниски температурикипене. Във фреона е около 3-4 градуса. Превръщайки се в газ, той лесно се компресира и температурата вътре в контейнера започва да се повишава.

Теоретично фреонът може да бъде компресиран, за да се получи всяка желана температура, но на практика тя е ограничена до 80-90 градуса, необходими за пълноценна работа. класическа системаотопление.

Всеки се сблъсква с термопомпа повече от веднъж на ден, когато минава покрай хладилник. При него обаче той работи в обратна посока, като поема топлината на продуктите и я разсейва в атмосферата.

Видео за технологията на работа:

Диаграма на термопомпата

Ефективността на повечето термопомпи се основава на топлината на земята, при която температурата практически не се колебае през цялата година (в рамките на 7-10 градуса). Топлината се движи между три кръга:

1. Отоплителен кръг
2. Топлинна помпа
3. Саламура (известна още като пръст) контур

Класическият принцип на работа на термопомпите в отоплителна системасе състои от следните елементи:

1. Топлообменник, който дава на вътрешния кръг топлината, взета от земята
2. компресиращо устройство
3. Второто топлообменно устройство, което прехвърля енергията, получена във вътрешната верига, към отоплителната система
4. Механизмът, който понижава налягането в системата (дросел)
5. Верига на саламура
6. земна сонда
7. Отоплителен кръг

Тръбата, която действа като първи контур, се поставя в кладенец или се заравя директно в земята. По него се движи незамръзваща течна охлаждаща течност, чиято температура се повишава до подобна характеристика на земята (около +8 градуса) и влиза във втората верига.

Вторичната верига взема топлина от течността. Фреонът, циркулиращ вътре, започва да кипи и се превръща в газ, който се изпраща към компресора. Буталото го компресира до 24-28 атм, поради което температурата се повишава до + 70-80 градуса.

На този работен етап енергията се концентрира в един малък съсирек. В резултат на това температурата се повишава.

Загрятият газ влиза в третата верига, която е представена от системи за топла вода или дори отопление на дома. При пренос на топлина са възможни загуби до 10-15 градуса, но те не са значителни.

Когато фреонът изстине, налягането се понижава и той отново преминава в течно състояние. При температура 2-3 градуса се връща във втория кръг. Цикълът се повтаря отново и отново.

Основни видове

Принципът на действие на термопомпите е устроен така, че да могат лесно да работят без прекъсване в широк температурен диапазон - от -30 до +40 градуса. Най-популярни са следните два вида модели:

• вид на абсорбция
• Тип компресия

Моделите тип абсорбция имат достатъчно сложно устройство. Те предават полученото Термална енергиядиректно от източника. Тяхната експлоатация значително намалява материалните разходи за консумирана електроенергия и гориво. Моделите с компресионен тип за пренос на топлина консумират енергия (механична и електрическа).

В зависимост от приложеното източник на топлинапомпите са разделени на следните типове:

1. Обработка на вторична топлина- най-скъпите модели, придобили популярност за отоплителни обекти в индустрията, при които вторичната топлина, генерирана от други източници, не се изразходва никъде
2. Въздух- вземане на топлина от околния въздух
3. Геотермална– изберете топлина от вода или земя

По вид на вход/изход всички модели могат да бъдат класифицирани, както следва - почва, вода, въздух и различните им комбинации.

Геотермални термопомпи

Популярни са геотермалните модели помпи, които са разделени на два вида: затворени или отворен тип.

просто устройство отворени системиви позволява да затоплите водата, преминаваща вътре, която впоследствие отново навлиза в земята. В идеалния случай той работи в присъствието на неограничен обем чист топлоносител, който след консумация не вреди на околната среда.

Затворените системи от геотермални термопомпи се делят на следните типове:

• Воден - намира се във водоем на незамръзнала дълбочина
• С вертикално разположение - колекторът се поставя в кладенец на дълбочина 200 м и е приложим в райони с неравен терен
• При хоризонтално разположение - колекторът се поставя в земята на дълбочина 0,5-1 m, много е важно да се осигури ограничена площголям контур

Помпа въздух-вода

Една от най-универсалните опции е моделът въздух-вода. През топлите периоди на годината е много ефективен, но през зимата производителността може да спадне значително.

Предимството на системата е лесната инсталация. Подходящо оборудване може да се монтира във всеки удобно местоположение, например, на покрива. Топлината, която се отвежда от помещението под формата на газ или дим, може да се използва повторно.

Тип вода-вода

Термопомпата вода-вода е една от най-ефективните. Но използването му може да бъде ограничено от наличието на резервоар наблизо или недостатъчна дълбочина, на която зимен периодне се наблюдава значителен спад на температурата.

Нископотенциалната енергия може да бъде избрана от следните източници:

• подземни води
• Резервоари от отворен тип
• Отпадъчни индустриални води

Най-простият принцип на работа на термопомпите е за модели, които вземат топлина от резервоар. Ако се вземе решение за използване Подземните водиможе да се наложи пробиване на кладенец.

Тип почва-вода

Топлина от земята може да се получи през цялата година, тъй като на дълбочина от 1 m или повече температурата практически не се променя. Като топлоносител се използва "саламурата" - незамръзваща течност, която циркулира.

Един от недостатъците на системата "почва-вода" е необходимостта голяма площза постигане на желаната ефективност. Те се опитват да го изравнят, като полагат тръби с пръстени.

Колекторът може да бъде поставен вертикално положение, но е необходим кладенец с дълбочина до 150 м. На дъното се монтират чадъри, които отнемат топлината на почвата.

Плюсове и минуси на отоплителните системи с термопомпа

Намерени са термопомпи широко приложениев отоплителни системи на частен жилищен район или промишлени зони. Те постепенно заменят по-класическите източници на енергия поради тяхната надеждност и ефективност.

Някои от многото предимства на използването на термопомпа включват:

• Спестяване на пари на поддръжкасистеми и охлаждаща течност
• Помпите работят напълно автономно
• AT заобикаляща средане е разпределено вредни продуктиизгаряне и други токсични вещества
• Пожарна безопасност на монтираното оборудване
• Възможността за лесно обръщане на работата на системата

Въпреки многото предимства, е необходимо да се вземат предвид отрицателните аспекти на работата на термопомпа:

• Голяма първоначална инвестиция в подреждането на отоплителната система - от 3 до 10 хиляди долара
• В студени периоди, когато температурата падне под -15 градуса, трябва да се замислите алтернативни опцииотопление
• Отоплението, базирано на работата на термопомпа, е най-ефективно само в системи с нискотемпературен топлоносител

Друго схематично видео:

Обобщаване

След като научите и усвоите принципа на работа на термопомпата, можете да помислите и да вземете решение за целесъобразността на нейното инсталиране и използване. Първоначалните разходи, които може да изглеждат много големи, скоро ще се изплатят и ще започнат да носят някаква печалба под формата на спестявания от класическо гориво.

Циркулационните помпи се монтират в отоплителните системи за придвижване на охлаждащата течност от котела към радиаторите и обратно. Принудителната циркулация на загрята вода ви позволява да постигнете бързо и равномерно отопление на всички зони на сградата. Устройствата са компактни, икономични, невидими, но качеството на отопление до голяма степен зависи от тях. Те се използват успешно в системи с две вериги, например при инсталиране комбинирано отопление- радиатори плюс подово отопление. При избора на циркулационна помпа е необходимо да се изчисли хидравличното налягане в системата, производителността на самото устройство и да се вземат предвид някои нюанси.

Какво представляват циркулационните помпи и как се различават

Устройството и принципът на работа на всички циркулационни помписа подобни. Устройствата се състоят от издръжлив корпус от неръждаема стомана, еднофазен или трифазен електродвигател, ротор и въртящо се работно колело. Когато електродвигателят е включен, той завърта ротора с работното колело, поради което се създава намалено налягане и водата влиза в устройството, а работното колело изхвърля течност през изходната тръба в отоплителната система.

Опростена диаграма на работата на циркулационна помпа в домашна отоплителна система

Има "сух" и "мокър" дизайн. При първия роторът е затворен от вода със специален уплътнителен пръстен, и второ, той е в контакт с охлаждащата течност. "Сухите" помпи са по-трудни за инсталиране, изискват редовна проверкаи поддръжка, но по-продуктивни и издръжливи. "Мокри" не се нуждаят от поддръжка, те са по-издръжливи, но ефективността им е с около 20% по-ниска.

В частните домове обикновено се монтират „мокри“ помпи, като се отдава почит на безшумната им работа. А в котелни, предназначени за отопление на големи сгради или няколко сгради, „сухите“ уреди се използват по-често поради повече висока производителност.

Критерии за избор на помпа: какви характеристики да разгледате първо

Производителност. Този индикатор определя обема течност, който помпата изпомпва за единица време. Загубите не се вземат предвид при изчисляване на производителността. Съотношението на декларираната производителност и реалната се изразява чрез ефективност.

Глава. Скоростта и качеството на отопление на помещенията зависят от налягането, което устройството създава в отоплителната система.

Условията на труд. Всички условия имат значение - кубатурата на помещението, вида и температурата на охлаждащата течност, диаметъра на тръбите и т.н.

Допълнителни условия. Когато инсталирате помпа в къща, това е от основно значение допълнителни фактори- ниво на шум по време на работа, размери, сложност на монтаж и поддръжка. Ако устройството е избрано за отделно котелно помещение, в което работата на системата се следи постоянно, тогава тези характеристики са по-малко важни.

Правилно монтирана помпа. Условия за тест за ефективност

Как да изчислим необходимия капацитет на помпата

Стандартната формула за определяне на производителността на помпата (Q) изглежда така:

Q=0,86R/TF-TR където

R е необходимата топлинна мощност;

TF е температурата на охлаждащата течност на входа на системата;

TR е температурата на охлаждащата течност на изхода.

Норми за нуждата от топлина в помещението (R) в различни страниразличават. Обикновено е 70-100 W/кв.м. Освен теоретичните изчисления има значение и степента на топлоизолация на сградата. Колкото по-високи са топлинните загуби в помещението, толкова по-ефективно оборудване е необходимо за отоплението му.

Ако къщата е добре изолирана и няма силни студове през зимата, стойността на R може да бъде 30-50 W / кв.м. Необходимо е приблизително същото термична мощностте формират основата за изчисляване на производителността на оборудването за промишлени помещения.

Топлоизходна маса за помещения с различна топлоизолация

Формула за изчисляване на хидравличното съпротивление

H=1,3*(R1L1+R2L2+Z1+Z2+…+ZN)/10000, където

R е загуба на налягане;

L е дължината на тръбата,

1 - захранващ тръбопровод;

2 - връщащ тръбопровод;

Z е съпротивлението на всеки конкретен елемент от системата.

Загубата на налягане (R) може да се определи от специалната таблица по-долу, а съпротивлението (Z), което създават фитингите и фитингите, е в информационните листове. Ако технически описаниязагубен, можете да определите съпротивлението приблизително - като процент от общото съпротивление в прави тръбни участъци. На смесителя на системата за управление загубите са до 20%, на разширителния вентил - до 70%, на фитингите - до 30%.

Забележка! Горната формула е най-простата. Има още сложни алгоритмиизчисления на производителността. Ако възникнат трудности, свържете се със специалисти, които ще помогнат за проектиране на системата и избор на оборудване.

Таблица за определяне на хидравличното съпротивление

Ръчно и автоматично управление на скоростта в съвременните модели

Изборът от марки и модели помпи е огромен. много модерни уредиоборудвани с превключватели за скорост, които ви позволяват да контролирате температурен режимв помещенията. Обикновено това са модели с три скорости. По време на периоди на охлаждане скоростта на движение на охлаждащата течност през тръбопроводите се увеличава, а по време на затопляне се намалява. Това е много удобно от гледна точка на спестяване на консумация на електроенергия и поддържане на комфорт топлинен режим.

Има модели с ръчни превключватели, а има и такива, които се управляват автоматично и променят скоростта, когато външната температура спадне или се повиши. Когато избират циркулационна помпа с няколко режима на работа, те обикновено се фокусират върху максималното проектно натоварване и купуват модел, чиито характеристики съответстват на тези изчисления или са малко по-ниски. Ако има контрол на скоростта, не е препоръчително да вземете помпата "с марж" на мощност.

Циркулационна помпа с променлива скорост за отопление на дома

Как да изберем циркулационна помпа за подово отопление

Има специални циркулационни помпи, предназначени за монтаж в системи за подово отопление. Те са подредени по същия начин като моделите за вода радиаторно отопление, но допълнително оборудвана трипътен клапан. Можете да закупите конвенционална помпа, клапан и сами да сглобите смесителен агрегат или да закупите завършен дизайн. По правило първият вариант е по-евтин, а вторият е по-удобен. Ако имате умения за надграждане на устройства, по-добре е да направите всичко сами. Вентилът може да бъде избран с ръчно или автоматично регулиране. Вторият вариант е за предпочитане.

Кой модел е по-добър за отопление на оранжерии

Много собственици на оранжерии оборудват отоплителни системи с естествена циркулация. Това е най-лесният и евтин вариант. Често циркулационната помпа е недостъпен лукс, ако отоплението е необходимо само няколко седмици в годината. Ако оранжерията или зимната градина трябва да се отопляват навсякъде отоплителен сезонне без помпа. В този случай той се избира по същите критерии като за къщата. Най-подходящият модел с автоматичен контрол на скоростта. Това ще ви позволи да поддържате желаната температура в оранжерията без човешка намеса и в случай на рязко застудяване растенията няма да замръзнат.

Устройството на отоплителната система на оранжерията

Когато избирате циркулационна помпа, обърнете внимание на производителя. Популярни марки са Grundfos, Wita, Speroni, Wilo, Wester. Оплакванията за тяхното качество са изключително редки. Устройствата работят дълго време и без отказ, цената е приемлива. От придобиването на "китайци" е по-добре да се откаже. Разликата в цената с "авторитетните" марки не е толкова голяма, но в качеството е много осезаема. Китайските модели често не отговарят на декларираните характеристики, издават шум по време на работа и бързо се провалят. Спестяванията на помпата ще се върнат допълнителни разходи- проверено.

Видео: как да изберем помпа

Организиране на отопление Вила, важно е да се вземат предвид кадрите на дома. Ако това не е малка вила, а две или триетажна къща, при което цялата зонастотици квадратни метра, то няма да е достатъчно за решаване на проблеми с отоплението естествена циркулацияантифриз. В такива системи налягането в тръбопровода няма да бъде по-високо от 0,6 MPa и за ефективно движение топла водакъм системата трябва да бъде свързана циркулационна помпа. За да изберете правилната единица, изберете подходящо мястоЗа да инсталирате, трябва да разберете принципа на работа на това устройство.

Характеристики на единицата

Циркулационната помпа е устройство, което работи в затворена отоплителна система и извършва движението на водата в тръбопровода. Устройството поддържа определена температура на охлаждащата течност в системата. Устройството не компенсира загубата на охлаждаща течност и не запълва системата. Пълненето на системата се извършва благодарение на специална помпа или определено налягане в тръбите.

Принципът на работа на циркулационното помпено оборудване се основава на създаване на непрекъсната циркулация на течност в системата без промяна на индикатора за налягане. Тъй като устройството работи постоянно след монтажа, основните изисквания за такива помпи са ниско нивошум по време на работа, икономична консумация на енергия, надеждност, издръжливост и лекота на използване.

Важно: циркулационните помпи са компактни устройства, които не заемат много място и не създават шум по време на работа.

Обхватът на използване на циркулационни агрегати за отоплителни системи е доста обширен. Те са инсталирани:

• в традиционни радиаторни системи;
• при подреждане на под с водно отопление;
• в геотермални системи;
• при организацията на снабдяване с топла вода на вили и дачи.

За разлика от системите принудителна циркулация, това помпено оборудване не се нуждае от тръби с увеличен диаметър. В допълнение, устройството има следните предимства:

• скоростта на нагряване на помещението;
• котелът може да се монтира на всяко подходящо място;
• загуба на охлаждаща течност и въздушни шлюзовесведен до минимум;
• поради термостата е предвиден автоматично управлениетемпературни условия;
• разходите за енергия се намаляват поради използването на автоматично регулиране на скоростта на ротора;
• Тъй като течността постоянно се подава към отоплителните уреди, техният експлоатационен живот се удължава.

Разновидности на циркулационни помпи

За да разберете как работи това устройство, трябва да знаете разликите между двата вида циркулационно помпено оборудване. Въпреки че основната схема на отоплителната система, базирана на термопомпа, не се променя, два вида такива агрегати се различават по своите работни характеристики:

1. Помпа с мокър роторизвършва в тяло на от неръждаема стомана, чугун, бронз или алуминий. Вътре има керамичен или стоманен двигател. Технополимерното работно колело е монтирано на вала на ротора. Когато лопатките на работното колело се въртят, водата в системата се привежда в движение. Тази вода едновременно действа като охладител на двигателя и смазка за работните елементи на устройството. Тъй като веригата на „мокрото“ устройство не предвижда използването на вентилатор, работата на уреда е почти безшумна. Това оборудване работи само в хоризонтално положениеВ противен случай устройството просто ще прегрее и ще се провали. Ключови предимства мокра помпав това, че не се нуждае от поддръжка, а също така има отлична поддръжка. Ефективността на устройството обаче е само 45%, което е малък недостатък. Но за домашна употребатова устройство пасва идеално.
2. Помпа със "сух" роторсе различава от своя аналог по това, че неговият двигател не влиза в контакт с течност. В това отношение уредът има по-ниска издръжливост. Ако устройството ще работи "на сухо", тогава рискът от прегряване и повреда е малък, но има заплаха от изтичане поради износване на уплътнението. Тъй като ефективността на сухата циркулационна помпа е 70%, е препоръчително да се използва за решаване на комунални и промишлени проблеми. За охлаждане на двигателя веригата на устройството предвижда използването на вентилатор, което води до повишаване на нивото на шума по време на работа, което е недостатък на този тип помпа. Тъй като в този агрегат водата не изпълнява функцията за смазване на работните елементи, по време на работа на уреда е необходимо периодично да се извършва технически преглед и да се смазват частите.

От своя страна "сухите" циркулационни агрегати са разделени на няколко типа според вида на инсталацията и връзката с двигателя:

• Конзола. В тези устройства двигателят и корпусът имат свое собствено място. Те са разделени и здраво фиксирани върху него. Задвижващият и работният вал на такава помпа са свързани чрез съединител. За да инсталирате този тип устройство, ще трябва да изградите основа, а поддръжката на това устройство е доста скъпа.
• Моноблокови помпиможе да се използва до три години. Корпусът и двигателят са разположени отделно, но са комбинирани като моноблок. Колелото в такова устройство е монтирано на вала на ротора.
• Вертикална. Срокът на използване на тези устройства достига пет години. Това са запечатани усъвършенствани единици с уплътнение от предната страна, изработено от два полирани пръстена. За производството на уплътнения се използват графит, керамика, неръждаема стомана, алуминий. Когато устройството работи, тези пръстени се въртят един спрямо друг.

Също така в продажба има по-мощни устройства с два ротора. Тази двойна верига ви позволява да увеличите производителността на устройството, когато максимално натоварване. Ако един от роторите излезе, вторият може да поеме функциите му. Това позволява не само да се подобри работата на уреда, но и да се спести енергия, тъй като при намаляване на нуждата от топлина работи само един ротор.

Как работи уредът?

Принципът на работа на циркулационния блок е много подобен на работата дренажна помпа. Ако това устройство е инсталирано в отоплителната система, то ще предизвика движението на охлаждащата течност, като улавя течността от едната страна и я принуждава в тръбопровода от другата страна. Всичко това се случва поради центробежната сила, която се образува при въртене на колелото с лопатките. По време на работа на устройството налягането в разширителен резервоарне се променя. Ако искате да увеличите нивото на охлаждащата течност в отоплителната система, инсталирайте бустерна помпа. Циркулационният блок само помага за преодоляване на съпротивителната сила с вода.

Схемата за инсталиране на устройството изглежда така:

• На тръбопровод с топла водаидваща от нагревателя, е инсталирана циркулационна помпа.
• На магистралата между помпено оборудванеи на нагревателя е монтиран байпасен клапан.
• Тръбопроводът между байпасния клапан и циркулационната помпа е свързан чрез байпас към връщащия тръбопровод.

Такава инсталационна схема предполага освобождаване на охлаждащата течност от устройството само ако уредът е пълен с вода. За да се задържи течността в колелото за дълго време, в края на тръбопровода е изграден приемник, оборудван с възвратен клапан.

Циркулационните помпи, използвани за битови цели, могат да развият скорост на охлаждащата течност до 2 m / s, а агрегатите, използвани в промишлената област, ускоряват охлаждащата течност до 8 m / s.

Струва си да знаете: всякакъв вид циркулационна помпа се захранва от електрическата мрежа. Това е доста икономично оборудване, тъй като мощността на двигателя за големи промишлени помпи е 0,3 kW, докато за домакински уреди е само 85 вата.

Помпено устройство

Основните елементи, които изграждат циркулационната помпа са:

• корпус от неръждаема стомана, бронз, чугун или алуминий;
• вал на ротора и ротор;
• колело с остриета или работно колело;
• двигател.

обикновено, Работно колело- Това е дизайн на два успоредни диска, които са свързани един с друг посредством радиално извити остриета. Един от дисковете има дупка, през която да тече течност. Вторият диск фиксира работното колело върху вала на двигателя. Охлаждащата течност, преминаваща през двигателя, изпълнява функциите на смазване и охлаждаща течност за вала на ротора на мястото, където е фиксирано работното колело.

Тъй като статорът на двигателя е под напрежение, той е отделен от ротора с чаша, изработена от неръждаема стомана или въглероден материал. Стените на стъклото са с дебелина 0,3 мм. Роторът е фиксиран върху керамични или графитни плъзгащи лагери.