выбор схемы и инструкция по подключению

– –

Планируете обустройство водяного отопления частного дома? Хотите усовершенствовать существующую систему? Если котел работает исправно, а батареи чуть тёплые, подключение насоса отопления может исправить ситуацию.

В этой статье мы рассмотрим, какие преимущества даёт системе отопления насос, циркуляция принудительного типа, какая схема монтажа лучше, как подключить циркуляционный насос к котлу и электричеству.

Содержание статьи

• Основные преимущества применения насосов отопления
• Схема подключения
• Подключение в систему отопления
• Подключение к электричеству
• Ошибки при подключении

Для длинной и сложной по форме схемы отопления дома насос крайне необходим.

Долгое время нагнетатели давления были громоздкие, использовались лишь на промышленных предприятиях и в котельных централизованного отопления. В частных домах проектировали естественное движение теплоносителя – за счет уклона труб и разницы температур в них.

С уменьшением габаритов и стоимости, подключение циркуляционного насоса к системе отопления стало практически обязательным, хоть это устройство и не является основным оборудованием.

Установка циркуляционного оборудования в систему отопления частного дома повышает её производительность и комфорт жильцов:
  Обеспечивает быстрый и равномерный нагрев помещения за счет большей скорости потока в батареях;
  Можно использовать трубы в 2 раза меньшего диаметра без снижения пропускной способности;
  Магистраль с минимальным уклоном выглядит эстетичнее;
  Правильно выбранная схема установки насоса обеспечит равномерный нагрев отопительных приборов разного типа, от батарей до теплых полов, а также длинных контуров;
  Появляется возможность скрыть трубы разводки в обшивке стен, пола или потолка;
  Котёл работает эффективнее, экономнее.

Основной недостаток систем с принудительной циркуляцией – энергозависимость. Нивелировать его можно через ИБП или бензогенератор электроэнергии.

Той же цели служит подключение насоса в систему отопления смешанного типа, которая работает как с принудительной, так и с естественной циркуляцией.

При выборе нагнетателя важнейшая характеристика – максимальная производительность. Чтобы рассчитать, как сделать насос отопления эффективным, не переплачивая, умножьте тепловую мощность (100 кВт на 1 кв. м.) на коэффициент 0,86.

Разделите полученное число на разницу температур между трубами подачи и обратки. Полученное число – пропускная способность в час.

Схема подключения насоса системы отопления

Не утихают споры по поводу того, в каком месте лучше подключить насос в систему отопления: в линию подачи или обратки.

Схема подключения насоса системы отопления в обратную линию защищается с такими аргументами:
  оборудование будет дольше работать в среде с более низкой температурой. На самом деле схема водяного насоса отопления и материалы в нём выдерживают температуру до 110 – 115 градусов, что значительно выше температуры теплоносителя;
  остывшая вода имеет большую плотность и проталкивается через крыльчатку легче. На деле разница плотности – около 1%, 10кг/куб. м., не имеет значения;
  труба обратки ниже, поэтому статическое давление выше, помогает работе насоса. Но разница высоты в 0,5 – 1,5 м также мизерна;
  такая схема подключения насоса отопления используется в промышленных котельных. Там это оправдано из-за удобства размещения большого и тяжелого оборудования внизу.

Интересно, что при подключении циркуляционного насоса, встроенного в котёл схема противоположна: там он на трубе подачи.

Главный критерий выбора точки, где провести подключение циркуляционного насоса – удобство обслуживания. Через некоторое время понадобится его снять для профилактики, а возможно – и срочная замена насоса в системе отопления. Рука с ключом должна поместиться и свободно двигаться, откручивай гайки-американки.

При выборе точки, где подключить насос в систему отопления, учитывайте её особенности:

1. С твердотопливным котлом лучше монтаж в обратку. Это продлит период от закипания теплоносителя в котле до аварийной остановки и возможного взрыва системы с 5 до 20 – 30 минут. Этого достаточно, чтобы хозяин среагировал или уголь, дрова погасли и начали остывать после автоматического закрытия заслонки.

2. Дополнительно в системах с твердотопливным котлом схема монтажа насоса включает байпас из трубы подачи, через трехходовой клапан, прямо перед нагнетателем.

3. В больших системах каждый насос отопления циркуляционный подключения требует к контурам, длиной не более 80 м.

4. При использовании гидрострелки подключение циркуляционного насоса каждого контура к системе отопления проводят сразу после неё.

5. Дополнительно требуется подключение насоса отопления в частном доме для каждого коллектора или контура подогрева полов, косвенного бойлера, или второго котла, подключенного параллельно.

6. Схема циркуляционного насоса отопления позволяет расположить его на вертикальной, горизонтальной или даже наклонённой трубе.

7. Не требуется устанавливать или следует снять насос отопления следует при монтаже котла со встроенным нагнетателем.

Схема подключения насоса системы отопления всегда одинакова. С двух сторон он ограничивается запорными кранами, чтобы замена насоса не требовала слива теплоносителя из трубопроводов.

При варианте подключения насоса отопления после фильтра грубой очистки, срок службы циркулярного агрегата значительно увеличивается.

Схема установки насоса на подающую трубу предполагает расположение после группы безопасности до первого разветвления контура. Подключение насоса отопления в трубу обратки в частном доме выполняют после последнего разветвления, между закрытым расширительным баком и котлом.

Разберемся, как сделать отопление со смешанной циркуляцией. В этом случае его располагают на байпасе, собранном из труб чуть меньшего диаметра. Это необходимо, поскольку конструктивная схема циркуляционного насоса отопления построена так, что в отключенном состоянии он не пропускает жидкость.

На байпасе стоит установить не обратный клапан с мембраной, а запорный кран, чтобы он не мешал естественному току. При этом в системе отопление насос циркуляции не будет мешать, при условии монтажа на горизонтальном участке.

Как подключить насос отопления к трубам

Перед тем, как подключить циркуляционный насос в собранный трубопровод, изучите его инструкцию. Например, некоторые производители рекомендуют установку только в линию подачи.

Сама схема циркуляционного насоса, состоящая из двух кранов, грязевика и нагнетателя собирается просто. Подключить насос в систему отопления, собранную из пластиковых труб, можно, впаяв уголки или переходники с резьбой под краны, но лучше использовать металлические переходники. Подключение насоса в систему отопления частного дома со стальным трубопроводом потребует работы со сваркой и нарезки резьбы лерками.

Теперь по порядку, как подключить насос отопления и расположить его на трубе:
  Строение и схема циркуляционного насоса подразумевает, что вал ротора должен располагаться строго горизонтально. Устанавливать нагнетатель можно, не вращая корпус, благодаря креплению на гайках-американках.
  Стрелка на корпусе указывает направление потока теплоносителя.
  Используйте сантехническую подмотку и пасту, ведь для насоса отопления подключение системы должно быть абсолютно герметичным.
  Пластиковый кожух с электрической частью должен располагаться сверху или сбоку, чтобы минимизировать риск попадания воды при протечке системы. В большинстве моделей его можно повернуть, открутив крепёжные винты.

Насос отопления циркуляционный: подключение к электричеству

Наиболее распространено подключение циркуляционного насоса через автомат-выключатель. Используют 30 мА и 3-жильный кабель ПВС 3х1,5мм, который обычно есть в комплекте нагнетателя.

При этом питание со щитка заводят на верхние, нечетные гнёзда, фазу и ноль от нагнетателя подключают к нижним клеммам автомата, а заземление соединяют напрямую.

Как сделать насос отопления энергонезависимым? Подключить его к источнику бесперебойного питания или электрогенератору. Можно выполнить параллельное подключение в магистральную электросеть и ко временному источнику питания, но чаще вся проводка в доме запитана от двух источников энергии.

Термостат используют для автоматического отключения нагнетателя при низкой температуре в контуре. Выбирают накладную модель, устанавливают её на металлический участок трубы подачи. Подключают в разрыв провода фазы, идущего от УЗО к нагнетателю. Схема водяного насоса отопления, запитанного от котла, подходит для встроенных моделей.

Ошибки при подключении

Разобравшись, как сделать отопление в доме, насос часто подключают с огрехами. Наиболее распространённые – расположение в труднодоступном месте, без фильтра и кранов, на линию подачи от твердотопливного котла, головой вверх или вниз (с вертикальным положением вала).

Не стоит располагать нагнетатель в середине контура, между радиаторами. С таким насосом отопления подключение системы создаёт паразитные потоки, мешающие работе первых батарей. Правила установки «стрелкой по ходу теплоносителя» и «электрическим блоком вверх» нарушают редко, но в сложных системах с несколькими нагнетателями случается и такое.

В целом, подключение циркуляционного насоса к системе отопления – не самый сложный этап в её проектировании и монтаже.

Вместе со статьей “Установка насоса системы отопления: выбор схемы и инструкция по подключению” читают:

Схема системы отопления с насосной циркуляцией: ее виды и характеристики

Монтаж системы отопления вообще и монтаж циркуляционного насоса в систему отопления в частности — задача всегда непростая и требующая учёта многочисленных факторов. Наиболее популярной конструкцией является система естественной циркуляции, однако её широкое применение объясняется исключительно простотой установки.

Существенный недостаток этой конструкции — слабый циркуляционный напор, вынуждающий приобретать трубы чрезмерно большого диаметра, что ограничивает в выборе радиаторов, да и просто требует больших затрат. Поэтому оптимальным вариантом являются несколько более сложные, но практичные системы отопления с насосной циркуляцией схема работы которых позволяет использовать любую разновидность радиаторов, а также трубы стандартного диаметра.

Содержание

• 1 Разновидности схемы
  • 1. 1 Однотрубная и двухтрубная системы
  • 1.2 Вертикальный и горизонтальный стояки
  • 1.3 Тупиковая и попутная схемы
  • 1.4 Верхняя и нижняя разводки
  • 1.5 Выбор оборудования
• 2 Монтаж насоса

Разновидности схемы

Само название схемы подразумевает использование циркуляционного насоса, цель которого — обеспечивать напор и постоянное продвижение нагретой воды. Кратко принцип работы схемы выглядит так: нагретая до необходимой температуры вода поступает по трубопроводу в радиаторы. После остывания она возвращается в котёл по отводящему трубопроводу. Встроенный расширительный бак обеспечивает постоянное давление теплоносителя и призван выдержать увеличивающийся во время нагревания объём воды.

Можно выделить несколько разновидностей такой системы, разделяющихся по следующим признакам:

1. по способу подключения трубопровода к радиаторам: однотрубные и двухтрубные;
2. по месту расположения стояков: вертикальные стояки и горизонтальные стояки;
3. по типу магистрали: тупиковые системы и системы с попутным движением воды;
4. по типу разводки: с верхней и с нижней.

Разберёмся, как подключить циркуляционный насос для отопления по каждой из указанных схем.

Однотрубная и двухтрубная системы

Считающаяся пережитком прошлого однотрубная конструкция подразумевает подключение к радиатору лишь одной трубы. Все отопительные приборы дома соединяются последовательно, а теплоноситель протекает через них, начиная с верхнего и заканчивая нижним, с каждым сантиметром продвижения отдавая всё больше тепла. Таким образом, к последним из радиаторов вода подходит едва тёплой, и это создаёт сильный дисбаланс в температуре разных комнат. Единственным способом хоть как-то уменьшить эту разницу является установка в нижних комнатах радиаторов с большим количеством секций.

Среди других недостатков:

• невозможность установить регулировочные краны, поскольку это автоматически перекроет или уменьшит доступ воды к радиаторам «ниже по течению»;
• нерегулируемая температура в отапливаемых помещениях: если отопительная система запущена, будут обогреваться все комнаты.

Однотрубная система была популярна полвека назад, но в наше время устарела окончательно и практически не используется.

Двухтрубная конструкция устраняет эти недостатки за счёт подведения к каждой батареи подводящей и отводящей трубы. Теряющий свою температуру теплоноситель в данном случае отводится из радиатора в котёл для нового нагревания, а не продвигается в следующий радиатор. Ещё одно дополнительное преимущество: возможность установить на каждый из радиаторов собственный регулировочный кран или автоматический термостат.

Вертикальный и горизонтальный стояки

Подключение радиаторов к вертикальному стояку позволяет подводить к ним трубы не сразу, а по отдельности для каждого этажа высотки. Главное преимущество вертикальных стояков — отсутствие воздушных пробок. Недостаток — относительно высокая стоимость.

В несколько иных целях используется установка циркуляционного насоса в системе отопления со стояком горизонтального типа: отопление лестничных площадок, коридоров и любых обширных одноэтажных зданий. Её существенными плюсами являются экономия на трубах и вытекающая из неё низкая стоимость монтажа. Известный недостаток: появление воздушных пробок, устранить которые, однако, помогают краны Маевского.

Тупиковая и попутная схемы

Широко распространённая тупиковая система подразумевает движение теплоносителя по подающей трубе в одну сторону, а по отводящей — в обратную. Циркуляционные кольца при этом существенно отличаются по длине. Недостаток тупиковой системы: неравномерность прогрева. Те из отопительных приборов, которые находятся ближе к котлу, отличаются лучшей эффективностью, нежели более далёкие. Даже подключение циркуляционного насоса в систему отопления тупикового типа не даёт гарантий того, что все радиаторы будут нагреваться одинаково хорошо. Достоинство же такой системы: экономичность. Их недостатки зачастую сглаживают, устанавливая несколько маленьких магистралей вместо одной длинной.

В попутной схеме длина циркуляционных колец всегда одинаковая. Соответственно, все радиаторы прогреваются тоже одинаково, находясь на любом расстоянии от главного стояка. Из-за высокой стоимости (требуется больше труб) попутная схема используется редко.

Верхняя и нижняя разводки

Отопительная система с внешней разводкой подразумевает установку подводящего трубопровода выше радиаторов.

Обычно применяется в межпотолочных полостях или на чердаке.

Принцип действия прост: установка циркуляционного насоса в систему отопления позволяет поднять нагретую воду в самую верхнюю точку трубопровода, откуда она уже будет распределяться по нижележащим помещениям. Там же, в наивысшей точке, устанавливается расширительный бак, чья задача — предотвращение появления воздушных пробок. Отводящая же труба, напротив, монтируется ниже отопительного прибора. По понятным причинам верхняя разводка неприменима в зданиях с плоской крышей и без чердаков.

В схеме с нижней разводкой оба (и подающий, и отводящий) трубопровода устанавливают ниже радиаторов и при этом с небольшим уклоном (для предотвращения образования воздушных пробок). Единственное заметное преимущество схемы: возможность подключать отопление поэтапно, этаж за этажом.

Выбор оборудования

Пришло время разобраться с тем, как выбрать циркуляционный насос для систем отопления установка которого имеет немало нюансов. Выбор насоса производится всего по двум параметрам: планируемая сила напора воды и сопротивление воды, которое придётся преодолевать насосу для создания напора. Как ни парадоксально, но мощность насоса должна быть меньше на 10-15%, чем в расчётных значениях. В противном случае количество потребляемой электроэнергии, шум и скорость износа деталей будут слишком высоки. Глупо ударяться и в другую крайность, экономя на мощности насоса. Такой агрегат не сможет перекачивать нагретую воду в требуемом объёме с нужной скоростью.

Существуют модели с интегрированными в них ручными или электронными регуляторами скорости работы электродвигателя. Высочайший КПД требует максимальной скорости вращения вала. Ещё одна нестандартная разновидность — насос циркуляционный для отопления мини, многие модели которых работают автономно, без подключения к электросети (на дизельном топливе или бензине). Такие насосы отлично подходят для мест, где проведение электричества не планируется (садовые или охотничьи домики, строительные будки). Еще об одном способе отопления помещения, где есть проблема с электричеством, можно прочитать здесь.

Монтаж насоса

Допустим, приобретен электрический циркуляционный насос для отопления.

Как установить и запустить циркуляционный насос, не испортив аппарат?

К сожалению, о том, как правильно ставить циркуляционный насос на отопление, из-за повальной распространённости систем естественной циркуляции знает даже не каждый сантехник.

Первым делом необходимо определить место под врезку электронасоса в трубопровод. В принципе, насос можно врезать на любом отрезке отопительного контура, однако необходимо учесть, что ресурс работы пластиковых деталей и подшипников зависит от температуры воды. Поэтому из материальных соображений выгоднее установить оборудование на обратной части трубопровода: перед отопительным котлом и после мембранного бака.

Типичная электрическая схема подключения циркуляционного насоса отопления выглядит следующим образом:

Главные её составляющие: котёл (1), насос (5), бак (7) и радиаторы (8).

Крайне рекомендуется, чтобы насос работал только от бесперебойного источника питания. Также необходимо исключить всякое попадание конденсата или брызг воды в клеменную коробку. Если вода в отопительной системе нагревается до температуры свыше 90 градусов, следует использовать жаростойкий кабель.

Необходимо помнить и о фильтрации воды, поэтому перед насосом в трубе устанавливается грязевик. Попадание с водой инородных тел внутрь насоса почти гарантированно приведёт к разрушению подшипников и крыльчатки. Бочонок для сбора мусора должен «смотреть» вниз — тогда он не станет помехой для нормальной циркуляции воды.

Какое бы оборудование не было выбрано, правильная установка циркуляционного насоса в систему отопления возможна только при следовании сопроводительной документации, поставляющейся производителем. В этой инструкции содержатся данные об устройстве аппарата, нюансах работы и алгоритме установки.

Схема установки теплового насоса воздух-вода

Содержание

Оцените этот пост

Если вы решите установить свой тепловой насос самостоятельно, потому что, например, все сметы установки теплового насоса были слишком дорогими, вам может быстро понадобиться схема установки теплового насоса или даже несколько схем установки теплового насоса воздух-вода, чтобы перепроверить информацию и выполнить правильную установку дома.

В этой статье мы рассмотрим различные ресурсы, которые могут помочь вам найти правильную схему установки теплового насоса воздух-вода.

Как правило, производители тепловых насосов — хороший способ получить бесплатные схемы тепловых насосов для установки. Если у вас есть базовые знания в области отопления или гидравлики, вы сможете понять их и вдохновиться ими.

Схема установки воздушного/водяного теплового насоса Grenelle Environment

Во-первых, чтобы получить доступ к основным схемам, чтобы понять и упорядочить различные гидравлические соединения или другие элементы, вы можете ознакомиться с различными вариантами схемы Grenelle Environment. Он датируется 2013 годом, но отопление не является миром, который развивается очень быстро, и гидравлические принципы остаются неизменными.

Мы поговорим о 4 наиболее важных из них:

Тепловой насос с двусторонним буферным объемом

Хорошо адаптированный к контуру напольного отопления, мы находим все элементы, необходимые для хорошего гидравлического функционирования вашей системы отопления тепловым насосом. на теплый пол. Буферный бак, обеспечивающий правильную работу теплового насоса, имеет два соединения. Эта диаграмма действительна только в том случае, если излучатели (гидравлический теплый пол) одинаковы. В данном случае просто система теплого пола (но еще не радиаторы с разной температурой)

Чтобы узнать больше о том, что происходит в буферных резервуарах, RAGE также подготовила интересный теоретический документ, объясняющий физико-гидравлические явления в этих центральных элементах гидравлических контуров в отдельных корпусах.

См. документ

Однако данная сборка позволяет подключить 2 крана к нескольким гидравлическим распределительным контурам с одинаковыми эмиттерами (пример: два отдельных контура теплого пола)

Эту схему следует учитывать

С другой стороны, если вы хотите добавить в вашу систему бак ГВС, то вот правильная схема (с одним гидравлическим контуром):

Добавлено для учета ГВС:

• Группа безопасности
• Датчик температуры
• Электрическое сопротивление (в баке)
• Бак ГВС
• 3-ходовой клапан с приводом, который проходит либо через бак ГВС, либо через буферный бак

Тепловой насос с четырехходовым буфером объемом

На этой схеме мы представляем установку с водяными радиаторами. 4-трубная система также позволяет подключить несколько контуров с разными излучателями и, следовательно, с разными температурами.

Для получения дополнительной информации о физических явлениях внутри буферного резервуара см. документ, указанный выше.

Типовая схема с ECS:

Тепловой насос с развязывающим цилиндром

Схема установки теплового насоса воздух-вода с развязывающим цилиндром. Как правило, это предпочтительнее, если вы устанавливаете тепловой насос на несколько гидравлических контуров с разными источниками тепла и уровнями температуры. Пример: радиаторы 55°C и пол 40°C.

Роль развязывающего цилиндра состоит в том, чтобы сделать первичный контур независимым от вторичного контура.

В контексте этой схемы он связан с 2-трубным буферным баком, роль которого заключается в обеспечении минимального объема воды для равномерной работы теплового насоса во избежание несвоевременного запуска компрессора.

Интересный момент: цилиндр развязки можно заменить простым байпасом: в этом случае схема примет следующий вид

Тепловой насос с бойлером в качестве резерва при одновременной работе

Наконец, если вы все же хотите сохранить бойлер на случай сильных холодов в вашем районе, чтобы избежать использования электрического сопротивления, потребляющего слишком много энергии , то можно рассмотреть эту схему.

В случае радиаторов

И если мы решим добавить производство горячей воды для бытовых нужд, диаграмма станет:

Вы хотели бы получить больше информации о том, почему и как работает каждый элемент гидравлического контура? Затем обратитесь к официальному документу RAGE Grenelle Environnement, нажав на эту ссылку => Doc Схема установки теплового насоса воздух-вода

Схема установки воздушного/водяного теплового насоса NiBE

Самый влиятельный в Европе шведский бренд располагает обширной базой данных конструкций тепловых насосов, которая может вдохновить вас на собственную установку.

Независимо от того, есть ли у вас F2120 с VVM или без него, вы можете увидеть основные элементы схемы и вдохновиться ими. Кроме того, вы можете воспользоваться всеми советами по подключению, предназначенными скорее для профессионалов, через их документацию, представленную в сети.

Я даю вам технику, чтобы найти их много в Google. При этом вы должны найти свой конкретный случай. Введите в гугле следующую команду: сайт:nibe.eu тип файла:pdf гидравлический

Если вы также хотите иметь другие языки, кроме французского, удалите слово «гидравлический».

Вы найдете документы в этом и многих других жанрах.

Схема установки теплового насоса Atlantic

Одним из самых известных тепловых насосов, несомненно, является Atlantic Alfea Duo. Его гидравлическая схема также интересна для ознакомления.

Корпус 1 контура отопления

Корпус 2 контура отопления

Ссылка на документ по установке Atlantic Alfea Duo

Схема установки теплового насоса Daikin

Daikin — звезда тепловых насосов во Франции, несмотря на то, что это японский бренд. Дело в том, что большинству установщиков нравится работать с этим брендом и особенно с Daikin Altherma 3H HT, потому что он вполне доступен для частных лиц и поэтому очень хорошо продается, у него отличный дизайн, он хорошо продуман для экономии времени при установке благодаря к соединениям в верхней части устройства.

Тепловой насос Daikin + схема установки теплого пола

Источник: http://www.pacenr.free.fr/

Схема установки теплового насоса Daikin + теплый пол + ECS

Схема установки теплового насоса Daikin + теплый пол + радиаторы + ГВС

Посмотреть все варианты Схемы Daikin вы можете посмотреть в этом документе на нашем сервере.

Схемы установки теплового насоса от французского производителя тепловых насосов SDEEC

У французского производителя тепловых насосов есть хороший документ с небольшими гидравлическими схемами, которые могут вдохновить вас на чистую работу дома при установке теплового насоса, или если вы хотите проверить работу вашего установщика или попытаться возиться с вашим тепловым насосом (хотя это не рекомендуется, но вы можете оказаться в ситуации, когда у вас не останется другого выбора, кроме как сделать это самостоятельно)

Ниже приведен пример гидравлической схемы для высокотемпературной теплонасосной установки типа daikin altherma 3 ht, 2 зоны с ГВС или проточной ГВС

При этом оставляю вам ссылку на оригинальную документацию производителя который содержит многочисленные гидравлические схемы => нажмите здесь, чтобы посмотреть схемы установки теплового насоса воздух-вода

Подробнее об установке теплового насоса:

Самостоятельная установка теплового насоса

Обзор марки теплового насоса Daikin

На каком расстоянии тепловой насос от стены?

После изучения машиностроения Джулиан вошел в мир климатической техники в 2009 году. После накопления опыта в вентиляции , а затем в отоплении с крупнейшими производителями немецкого происхождения, он стал предпринимателем в возобновляемые источники энергии и, в частности, специалист по тепловым насосам и солнечные панели фотоэлектрические системы для среды обитания индивидуальные.

Как работают водяные тепловые насосы

Большинство людей знакомы со стандартной бытовой сплит-системой кондиционирования воздуха. Он разделен, потому что внутренняя система подает охлажденный или нагретый воздух, а наружный блок издает много шума при работе. Эти две части оборудования соединены трубопроводом, по которому между ними проходит хладагент. Наружный блок состоит из компрессора, наружного змеевика и вентилятора. Во время охлаждения компрессор будет сжимать хладагент в перегретый газ, а затем нагнетать его через наружный змеевик. Вентилятор втягивает наружный воздух через змеевик, так что перегретый газ охлаждается. Хладагент поступает во внутренний блок, который быстро расширяет охлажденную жидкость под высоким давлением, создавая низкотемпературный газ низкого давления, который поступает во внутренний змеевик, а внутренний вентилятор прогоняет через него воздух для охлаждения помещения. После охлаждения воздуха подогретый газообразный хладагент низкого давления возвращается в компрессор, чтобы начать процесс заново.

Бытовой тепловой насос может переключать поток хладагента таким образом, чтобы перегретый сжатый газ поступал во внутренний блок для обогрева помещения. Водяной тепловой насос (WSHP) выполняет ту же операцию, он просто перемещает компрессор во внутренний блок и заменяет наружный змеевик теплообменником, который использует водяной контур здания вместо наружного воздуха.

В моей предыдущей статье, расположенной здесь, обсуждается цикл хладагента, используемый для обогрева или охлаждения помещения с помощью теплового насоса. В этой статье будут описаны компоненты теплового насоса и показано, как они выполняют цикл охлаждения.

Водяной тепловой насос состоит из следующих компонентов:

• Компрессор
• 4-ходовой реверсивный клапан
• Теплообменник хладагент-вода
• Устройство теплового расширения
• Катушка
• Вентилятор

Каждый из этих компонентов работает вместе, чтобы эффективно выполнять холодильный цикл и кондиционировать помещение.

Компрессор

Компрессор является сердцем WSHP. Он приводит в действие цикл охлаждения, нагнетая хладагент через тепловой насос, охлаждая или нагревая помещение в зависимости от сигнала от термостата. Для целей данной статьи это первая стадия холодильного цикла. Компрессор нагнетает газообразный хладагент средней температуры в перегретый газ высокого давления и высокой температуры. Это представлено на диаграмме энтальпии давления (PE), показанной ниже.

В большинстве используемых сегодня водяных тепловых насосов компрессоры имеют роторную или спиральную конструкцию. Для этого они просто используют две разные геометрии.

Ротационный компрессор

В большинстве представленных на рынке тепловых насосов с водяным охлаждением с холодопроизводительностью менее 2 тонн используется роторный компрессор. Роторный компрессор характеризуется электродвигателем, который вращает смещенное кольцо внутри цилиндра, который непрерывно всасывает хладагент, а затем сжимает его. Стадии сжатия показаны на рисунке ниже:

Частями ротационного компрессора являются цилиндр (статор), кольцо (ротор), скользящая перегородка, всасывающий патрубок (вход) и патрубок горячего газа (выход). На этапе 1 объем между цилиндром и кольцом полностью заполнен теплым хладагентом низкого давления. Когда кольцо начнет вращаться в направлении второй ступени, хладагент начнет сжиматься. В выпуске горячего газа есть клапан, который удерживает хладагент в компрессоре до тех пор, пока не будет достигнуто определенное давление. Газ низкого давления из линии всасывания начнет поступать в компрессор по мере вращения кольца. Скользящий барьер будет двигаться, сохраняя контакт с кольцом и разделяя газы высокого и низкого давления. При переходе от ступени 2 к ступени 3 хладагент продолжает сжиматься, в то время как в компрессор всасывается больше газа низкого давления. На этапе 4 газ достигает полного сжатия, и выпускной клапан открывается, позволяя ему двигаться в линию горячего газа цикла хладагента. Сразу после выпуска полностью сжатого газа компрессор возвращается в положение 1-й ступени, и процесс начинается снова.

Спиральные компрессоры

Спиральный компрессор работает так же, как и роторный, и его иногда называют ротационным спиральным. Разница заключается в форме ротора и статора. Кольцо и цилиндр заменены двумя спиральными узорами. И ротор, и статор представляют собой спиральные конструкции, в которых хладагент попадает в ловушку между двумя спиральными конструкциями и постепенно сжимается по мере перемещения спирали ротора.

Для спирального компрессора первая ступень сжатия также является последней ступенью предыдущего цикла. Шнек предназначен для одновременного всасывания и сжатия двух разных объемов хладагента. В течение следующих трех стадий спираль ротора вращается, направляя хладагент во все меньшие пространства, пока объемы не сойдутся в центре спирали, полностью сжатые. Достигнув центра, хладагент полностью сжимается и выпускается в линию горячего газа цикла хладагента, нет необходимости в клапане для поддержания давления перед сжатием.

4-ходовой реверсивный клапан

4-ходовой реверсивный клапан — это часть системы, которая делает тепловой насос тепловым насосом, компонент, который отделяет тепловые насосы от кондиционеров. Клапан направляет поток горячего газа, выходящего из компрессора, в зависимости от того, требуется ли помещение для охлаждения или обогрева. Когда горячий газ выходит из компрессора, клапан направляет поток либо к теплообменнику для режима охлаждения, либо к змеевику для режима нагрева.

Внутри корпуса клапана находится ползунок, который перемещается вперед и назад в зависимости от потребности в охлаждении/нагреве. Как показано на графике выше, когда система требует охлаждения, ползунок перемещается влево, так что нагнетание компрессора поступает в теплообменник. Когда есть запрос на нагрев, ползунок перемещается вправо и направляет поток змеевика. Движение ползунка меняет направление потока хладагента в обратном направлении либо для отвода тепла из помещения, либо для добавления тепла в зависимости от потребности.

Хотя 4-ходовой реверсивный клапан оказывает огромное влияние на работу теплового насоса, он не влияет на цикл охлаждения, и его работа не будет отражаться на графике цикла охлаждения.

Теплообменник хладагент-вода

В цикле охлаждения хладагент выходит из 4-ходового смесительного клапана и поступает в теплообменник хладагент-вода. В рассмотренном выше жилом блоке вентилятор и змеевик на внешнем блоке предназначены для отвода тепла в наружный воздух. Водяной тепловой насос заменяет наружный вентилятор и змеевик теплообменником. Для работы этой системы в здании предусмотрена петля воды. Этот водяной контур включает в себя градирню и бойлер для поддержания подачи воды в блок и выхода из него для достижения оптимальной производительности.

Теплообменник представляет собой коаксиальную конструкцию, в которой хладагент проходит по трубке на внутреннем диаметре теплообменника, а вода контура здания проходит между трубкой хладагента и внешней трубой. Во время охлаждения вода с более низкой температурой отводит тепло от сжатого горячего газа хладагента. Вода выходит из теплообменника с более высокой температурой, а хладагент выходит в виде низкотемпературной жидкости под высоким давлением. Это показано второй строкой на графике PE ниже:

При нагреве хладагент поступает в теплообменник после выхода из дозирующего устройства в виде низкотемпературной смеси газа и жидкости низкого давления. Он забирает тепло из водяного контура здания и выходит в виде теплого газа низкого давления.

Чтобы разместить теплообменник на минимальном пространстве, они были свернуты, как показано выше. Цель этой системы состоит в том, чтобы отводить/вытягивать наибольшее количество тепла при наименьшей длине теплообменника.

Когда поступает запрос на охлаждение/обогрев, автоматический водяной клапан, расположенный на выходе теплообменника, открывается, позволяя воде здания проходить через теплообменник.

Устройство теплового расширения

Опять же, в цикле охлаждения жидкий хладагент под высоким давлением и низкой температурой покидает теплообменник и движется к устройству теплового расширения. Это регулирует поток хладагента в змеевик. Тепловое дозирующее устройство отделяет часть цикла низкого давления от части высокого давления, поступающей от компрессора. Когда хладагент перемещается в область низкого давления, он «испаряется» и очень быстро охлаждается. Это представлено в виде третьей строки на диаграмме PE для R410a, показанной ниже, хладагент переходит из жидкости средней температуры высокого давления в низкотемпературную смесь жидкости и газа низкого давления.

Простое разделение областей высокого и низкого давления может быть легко выполнено с помощью отверстия определенного размера, но устройство теплового расширения активно контролирует температуру хладагента, выходящего из змеевика, и регулирует его, чтобы обеспечить необходимое количество охлаждения через змеевик.

Датчик давления в баллоне силового элемента устанавливается напротив трубы хладагента, выходящей из змеевика, чтобы он мог измерять температуру. Затем трубка от колбы направляется к верхней части дозирующего устройства. Внутри колбы и трубки находится жидкость, которая либо расширяется, либо сжимается в зависимости от температуры хладагента, выходящего из змеевика. Когда температура хладагента, выходящего из змеевика, слишком высока, жидкость расширяется и воздействует на диафрагму, которая затем толкает клапан в устройстве еще больше, позволяя большему количеству хладагента попасть в змеевик. Если змеевик слишком холодный, жидкость будет сжиматься, закрывая клапан и выпуская меньше хладагента. В мире умных домов и подключенных устройств это отличная технология, которая полагается на материалы для управления, а не на электронный датчик и привод.

Когда цикл реверсируется для нагрева, устройство теплового измерения имеет встроенный обратный клапан, который позволяет низкотемпературному хладагенту под высоким давлением проходить в теплообменник в противоположном направлении. В старых версиях обратный клапан располагался на отдельном контуре, который шунтировал прибор учета тепла.

Катушка

Змеевик предназначен для облегчения передачи тепла от воздуха к хладагенту. Целью конструкции катушки является увеличение площади контакта между катушкой и воздухом. Катушка представляет собой ряд трубок, которые «скручены» вперед и назад. Между трубками есть ребра, в основном 14-15 ребер на дюйм, которые обеспечивают большую площадь поверхности для теплопередачи. Размер змеевика и количество контуров хладагента, проходящих через змеевик, рассчитаны на обеспечение надлежащего охлаждения/обогрева помещения. Во время охлаждения, когда воздух проходит через змеевик, он передает тепло от воздуха хладагенту. На графике PE это завершает цикл превращения низкотемпературной смеси газа и жидкости в газ средней температуры низкого давления, готовый к сжатию и повторному запуску цикла.

Вентилятор

Вторым по величине потребителем электроэнергии на БТЭ является вентилятор. Вентилятор разработан в сочетании со змеевиком для обеспечения необходимого объема кондиционирования помещения в зависимости от размера устройства. Сегодня в большинстве устройств используется вентилятор с электрокоммутируемым двигателем (ECM) для обеспечения максимальной эффективности. Линейка Engineered Comfort Serenity WSHP имеет охлаждение и обогрев CFM, а вентилятор настраивается в зависимости от потребности в кондиционировании.

Система

Хладагент перемещается по указанным ниже путям в зависимости от режима охлаждения или обогрева:

• Охлаждение
  • Горячий газ высокого давления выходит из компрессора и поступает в 4-ходовой реверсивный клапан
  .
  • 4-ходовой смесительный клапан направляет поток к теплообменнику
  • Теперь жидкость с более низкой температурой под высоким давлением выходит из теплообменника и поступает в устройство теплового расширения
  .
  • После прохождения расширительного устройства и входа в змеевик испарителя хладагент становится газожидкостной смесью низкого давления и очень низкой температуры 9.0036
  • Змеевик охлаждает воздух, проходящий через него, и хладагент становится газом низкого давления со средней температурой и возвращается к компрессору
  .

• Обогрев
  • Горячий газ высокого давления выходит из компрессора и поступает в 4-ходовой реверсивный клапан
  .
  • 4-ходовой реверсивный клапан направляет поток на змеевик
  • Горячий газ высокого давления нагревает воздух, проходящий над змеевиком, и становится жидкостью высокого давления с более низкой температурой, которая направляется к устройству теплового расширения 9.0036
  • Через расширительное устройство хладагент превращается в низкотемпературную газожидкостную смесь низкого давления и циклически направляется к теплообменнику
  .