热泵“水-水”：装置、工作原理、基于它的供暖规则

收集器土壤水的类型

地源热泵的集热器有两种（图2）：

• 垂直的;
• 水平的。

米。 2 泥泵收集器类型：立式和卧式

立式集热器是一条下入井中的长管道，其长度为40～150m，这种换热器比卧式换热器好，在这样的深度温度更高。如果井很深，那么换热器也配有保护套管，如果深度比较小，则不需要。但是这种储层放置方法的一个显着缺点是这种井的高成本。

当然，专家建议将井钻得更深。但如果技术或土壤不允许，则可以打几口井。例如，可以打一口深80m的井，也可以打4口每口20m的井，主要是总的结果足以给房子供暖。可能有岩石土壤，很难使用，可以在其中钻不超过 15-20 米的井。

水平收集器（图 3）——这种用于土壤水泵的土壤收集器看起来像一条管道，在一定深度的水平位置铺设在一层泥土之下。该歧管易于安装。

米。 3 地下水泵外电路

土制热泵集热器的安装面积相当大，而立式则需要一小块土地。通常，卧式换热器占地 25 到 50 平方米，甚至更多，具体取决于受热面积。这个选项的负面因素是这个收集器的区域只能用于草坪。

根据不同的情况，换热器可以布置成锯齿形、环形、蛇形等。

安装热交换器的土壤的导热系数是非常重要的。这取决于土地的质量，例如，如果土壤潮湿，则导热系数较大，如果土壤为沙质，则导热系数较小。

如果热交换器中有许多回路，则必须在配置中包含循环泵。

能源载体是支持还是反对？

然而，这还不是全部。能源运输工具价格的上涨及其高昂的运输成本导致热力和电力成本的迅速增加。这迫使消费者寻找新的储蓄方式。即使从学校教科书中，我们也记得热传递是从加热的物体流向较冷的物体，但反之则不然。我们数百年的经验不记得相反的过程，科学证明了这一点。然而，狡猾的现代工程技术可以将热量从相反的方向传递——从受热较小的物体到较热的物体。

热泵中的传热方案

对我们来说，没有什么令人惊讶的，例如冰箱的运行。来自冰箱的热量（通常为负温度）被释放到环境中。如果将这些热量用于为建筑物供暖，并将冷藏室替换为经过验证的、持续运行的自然热源，那么这将是所谓的热泵。

一个简单的空气对空气热泵，你可以用它来加热生活空间，这是一种大家都熟悉的空调，具有加热功能。您可以成功使用它，因为今天有空调甚至可以在显着的零以下温度下工作 - 高达 -15 克。及以下。然而，如果我们想以如此经济的方式为整个房子供暖时获得最大的效率和舒适度（热泵的经济性是传统加热器的三倍，甚至更多），那么必须使用更先进的系统。

注意：许多人都想知道 - 它是怎么回事，因为有能量守恒定律。为什么热传递与电力消耗的比例如此不成比例？整个秘密在于，在热泵中，电能仅用在压缩机的电磁绕组上（当然，压缩机会加热，但这些热量不会用于加热房间），并产生热能，“吸“来自外部环境，这要归功于热泵的特殊过程（泵这个词本身就表明了这一点）。要理解这一点，您需要了解的不仅仅是学校的物理课程。但是，让我们尝试了解以下基础知识。

接收良好

安装开路热泵时最大的问题是水从上方排入井中。大错特错。管道应该几乎到达井底并从井中上升 0.5-1 米。下面的一切都应该沸腾。当水从上面排出时，井会很快淤塞并停止接收水。发生溢出。如果这发生在街上的一个很好的减号，那么溜冰场是为您提供的。因此，如果附近有河流或某种水库、雨水渠或排水沟，最好用溢流管将接收井与它们连接起来，以防溢流。如果附近没有任何东西，那么你将不得不钻两个或更多的井来接收。没有人知道接收井能持续多久这个问题的答案。它可能需要很多年，或者在一个采暖季节后可能会堵塞。因此，开路的最大缺点是不可预测性。

另一个重要的点。接收井应位于借方井下游，距离至少 6 米。这是另一个模棱两可的地方。如何确定地下河的流动方向。这个问题的答案只能通过实验给出。如果热泵启动后水没有沉入借方，那么一切都很好，你猜对了。如果温度开始下降，则需要更换井，并且必须移动潜水泵。借方井和排水井的管道最好由 HDPE 管道制成，作为一种更便宜的材料。这种管道的可靠性和耐用性也足够了。

理想的选择是油井位于地下流的对面。然后在井的井里做一个可拆卸连接的管道，用可拆卸的防水塞将电源注入两口井，每年可以倒井一次，改变借方和接收地点。

工作原理

对于那些不太熟悉这个话题的人来说，有必要解释一下什么是空气对水热泵。事实上，这是一个“反向冰箱”——一种冷却自身外部的空气并加热水箱中的水的装置。然后这些水可用于家庭热水或家庭取暖。

热泵使用封闭循环，它只消耗电力。它的效率被测量为消耗的电能与接收的热量的比率。热泵的效率也以 COP（性能系数）来衡量。 COP 2 对应于 200% 的效率，意味着对于 1 kW 的电力，它将提供 2 kW 的热量。

工作原理

热泵的运行是由于从水中提取的热量。湖泊、费率、河流、水井、水井成为水源。俄罗斯中部的水库深度应至少为 2 米，以免下层结冰。根据换热器的位置，热沉积物分为：

• 水平的（管道铺设在底部的环形）；
• 垂直（热交换器垂直位于井中）。

由于无霜水库并非位于每个房屋附近，因此大多数情况下管道铺设在井中。标准的水对水热泵有几个主要部分：

• 加热管；
• 供水和排水管道；
• 蒸发器（氟利昂在其中蒸发的盘管）；
• 压缩机;
• 冷凝器（氟利昂在其中液化的线圈）。

根据一年中的时间，地下水的温度为 4-10 °C，变化幅度很小。这确保了热泵的稳定和高效运行。两口井彼此相距8-10 m。地下水从第一口井进入管道并上升到蒸发器，加热它。同时，液化的氟利昂被送入蒸发器。由于蒸发器中的压力下降，来自壁的热量传递给制冷剂。制冷剂（氟利昂）变成气态。

然后氟利昂进入压缩机并被压缩。然后它进入冷凝器，变成液体，这个过程释放的热量传递给冷却剂（通常是水）。冷却剂反过来加热散热器管。房子就是这样供暖的。地下水排入第二口井。热泵图给出了操作原理的完整图片。由于地下水的温度比下层水库的温度更稳定，因此使用井的效率要高得多。但在这里我们还必须考虑钻井的成本。安装了带有水到水锅炉的热泵，用于加热房间并加热水以满足家庭需求。泵运行所消耗的电能比其产生的电能少 4-5 倍。

使用水-水热泵的房屋供暖方案

这很有趣：用于加热私人住宅的太阳能集热器 - 自制电池

有用的提示

在建造房屋的各个阶段，从设计阶段开始，必须记住 HP 是一个惯性系统。它可以比作一个巨大的俄罗斯烤箱，通常在烹饪过程中每天加热一次。然后积聚的热量将住宅加热到第二天早上。

由重型原木制成的墙壁具有相当高的热惯性。简而言之，当夜晚变冷时，它们会慢慢冷却。对厚石墙以及重混凝土或砖墙具有良好的热惯性。

泡沫塑料和泡沫混凝土具有良好的隔热性能。但由于比重低，它们具有低热惯性。在由此类材料制成的墙壁的建筑物中，随着室外温度的急剧下降，热泵并不总是能够将足够的热量从外部“泵送”到“地暖”供暖系统中。

您还需要考虑其他因素：

1. 为了减少热量损失或根本不冻结房屋与水井或收集器之间的管道，有必要将它们放置在低于冻结水平的深度。在克里米亚，0.75米就够了，在莫斯科的纬度，至少1.5米。
2. 最大的热量损失通常是通过窗户。因此，三层玻璃根本不是奢侈品，而是一种经济合理的建筑解决方案。理想的选择是使用可以反射红外线的玻璃。
3. 在使用 2 口井作为取水口和排水口的选项的情况下，它们之间的距离必须至少为 20 米。
4. 最好先在杂物间或车库尝试自制TN。在住宅区安装地暖需要额外费用。

用旧冰箱自制

在没有专业工程知识的情况下，用自己的双手从单独的压缩机和冷凝器组装空对空热泵是非常困难的。但对于小房间或温室，您可以使用旧冰箱。

最简单的空气热泵可以由冰箱制成，方法是将空气管道从街道延伸到冰箱中，并在热交换器的后格栅上挂一个风扇

为此，您需要在冰箱的前门上打两个孔。通过第一个，街道空气将进入冷冻室，通过第二个较低的，将被带回街道。

同时，在通过内腔的过程中，它会将其中所含的部分热量散发给氟利昂。

也可以将制冷机简单地安装在墙上，门向外面敞开，后面的热交换器进入房间。但要记住，这样的取暖器的功率会很小，而且耗电也很大。

房间内的空气由冰箱后面的热交换器加热。然而，这种热泵只能在不低于摄氏五度的室外温度下运行。

本设备仅供室内使用。

在大型小屋中，空气加热系统必须辅以风管，将暖空气均匀地分配到所有房间。

空气对空气热泵的安装非常简单。有必要安装外部和内部单元，然后通过带有冷却剂的电路将它们相互连接。

系统的第一部分安装在室外：直接安装在立面、屋顶或建筑物旁边。房子里的第二个可以放在天花板或墙上。

建议将室外机安装在距离小屋入口几米处并远离窗户的地方，不要忘记风扇产生的噪音。

并且安装了内部的，以便来自它的暖空气流均匀地分布在整个房间中。

如果计划使用空气对空气热泵为不同楼层的多个房间供暖，那么您将必须配备强制喷射的通风管道系统。

在这种情况下，最好从有能力的工程师那里订购项目，否则热泵的功率可能不足以满足所有场所。

电表和保护装置必须能够承受热泵产生的峰值负荷。窗外突然一阵寒流，压缩机开始耗电量比平时多很多倍。

对于这种空气加热器，最好从配电盘铺设单独的供应线。

应特别注意氟利昂管道的安装。即使是内部最小的芯片也会损坏压缩机设备

在这里你不能没有铜焊接技巧。加注制冷剂一般应委托专业人员进行，以免以后出现泄漏问题。

热泵的效率和工作原理

用于加热的热泵的效率将始终大于 1。对于地热系统，热转换系数更正确。如果它等于 4，那么这意味着在 1 kW 的功率下，输出端的热泵提供 4 kW 的能量，其中 3 kW 由地球提供。

热泵为房屋供暖的基本原理是在 19 世纪初发展起来的。工程师萨迪卡诺，被称为卡诺循环。基于此 传统家用冰箱的操作，其中产品被冷却，因为散发的热量通过散热器被带到外面。但是要申请供暖房，当一切都完全相反的时候，即热泵的运行是基于逆卡诺循环的原理，它最近变成了。

家庭取暖用热泵是将低温热量转化为高温热量用于取暖的装置。热源是泥土、水和空气（其中第一个是最普遍的，因为它是有效的（尽管房屋的隔热水平很重要，房屋供暖的方法等）并且具有价格和消费者质量的最佳比率）。

为房屋供暖而设计的热泵的运行需要电力，但以 1 kW 的电力为代价，返回的是 4-6 kW 的热能。

热泵除了在夏天给房子供暖外，还可以作为空调工作，系统能够反向运行就足够了。热泵分为几种类型：

• “土-水”；
• “地球-空气”；
• “水 - 水”；
• “水-空气”
• “空气-水”；
• “空气空气”。

以下是不同类型的热泵如何为房屋供暖的详细说明。

安装技术

此类设备的组装分几个阶段进行：

• 正在制定一个项目；
• 收集器通信已组装；
• 系统中安装了热泵；
• 设备安装在房屋内；
• 正在加注冷却液。

接下来，我们将逐步考虑如何用自己的双手安装交钥匙热泵。

如何做一个项目

当然，在进行此类通信的组装之前，应进行所有必要的计算。系统外部的工作必须与内部的工作充分协调。根据所选设备类型进行计算。对于水平收集器，它们执行如下：

• 确定所需的防冻剂量。在这种情况下，使用公式 Vs = Qo 3600 / (1.05 3.7 t)，其中 Qo 是源的热功率，t 是供回线之间的温差。 Qo 参数计算为泵功率与用于加热制冷剂的电功率之间的差值。
• 确定所需的收集器长度。这种情况下的计算公式如下所示：L = Qo / q，其中 q 是比热去除量。后一个指标的值取决于场地上的土壤类型。例如，对于粘土，每 rm 为 20 W，对于沙子 - 10 W，等等。
• 确定铺设集热器所需的面积。在这种情况下，根据公式 A =​​ L da 进行计算，其中 da 为管道铺设步骤。

热泵的功率大约以每 1 m2 70 W 热量的速率确定，天花板高度为 2.7 m。集热管的铺设距离通常为 0.8 m 或稍远。

如何组装热泵

这种设备相当昂贵。热泵的设计相对简单。因此，您可以尝试自己制作。这个过程是这样执行的：

• 购买了一台压缩机（空调设备是合适的）。
• 制作电容外壳。为此，将一个 100 升的不锈钢罐切成两半。
• 正在制作一个线圈。气瓶或氧气瓶用来自冰箱的铜管包裹。后者可以用铝穿孔角固定。
• 线圈安装在主体中，然后将后者密封。
• 蒸发器由 80 升的塑料容器制成。来自 ¾ 英寸管道的线圈安装在其中。
• 水管连接到蒸发器以输送和排放水。
• 系统充满制冷剂。此操作应委托给专家。行动不力，不仅会破坏组装好的设备，还会受伤。

安装采集器通讯

加热系统外电路的安装技术也取决于其类型。对于垂直收集器，钻孔深度为20-100 m，水平收集器下，开槽深度为1.5 m，下一步铺设管道。树木不应该在水平收集器附近生长，因为它们的根部会损坏电源。对于后者的组装，可以使用低压聚乙烯管。

设备安装

该操作以通常的方式执行。也就是说，在房屋内安装了暖气片，铺设了线路并将它们连接到锅炉。旁路上的膨胀水箱、过滤器和循环泵安装在回水管上。您还可以组装“暖地板”系统并将其连接到热泵。在最后阶段，将选定类型的冷却剂倒入外部和内部回路中。

如您所见，您可以自己安装热泵和收集器。从技术上讲，该过程并不是特别复杂。然而，与其他类型的类似设备不同，这种系统的组装，即使是水平型的，也是一项体力相当费力的操作。在没有特殊设备的情况下自行钻井进行垂直钻井几乎是不可能的。因此，可能值得聘请专家来执行计算和组装系统。今天，市场上有一些公司在交钥匙的基础上安装热泵等设备。

什么是用于加热私人住宅的热泵？它是如何工作的？

一种能够从环境中提取热量的特殊装置称为热泵。

这种设备被用作空间加热的主要或附加方法。一些设备也用于建筑物的被动冷却 - 而泵用于夏季冷却和冬季加热。

环境的能量被用作燃料。这种加热器从空气、水、地下水等中提取热量，因此该设备被归类为可再生能源。

重要的！这些泵需要电气连接才能运行。所有热力装置的组成包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀。根据热源的不同，可以区分水、空气和其他设备。

工作原理与冰箱的原理很相似（只是冰箱抛出热空气，泵吸热）

根据热源的不同，可以区分水、空气和其他设备。工作原理与冰箱的原理很相似（只是冰箱抛出热空气，泵吸热）

所有热力装置的组成包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀。根据热源的不同，可以区分水、空气和其他设备。工作原理与冰箱很相似（只是冰箱放热气，泵吸热）。

大多数设备都在正温度和负温度下运行，但是，设备的效率直接取决于外部条件（即环境温度越高，设备的功率越大）。一般来说，该设备的工作原理如下：

1. 热泵与周围环境接触。通常，该设备从地球、空气或水中提取热量（取决于设备的类型）。
2. 设备内部安装了一个特殊的蒸发器，其中充满了制冷剂。
3. 与环境接触后，制冷剂会沸腾并蒸发。
4. 之后，蒸气形式的制冷剂进入压缩机。
5. 它在那里收缩 - 因此，它的温度会严重升高。
6. 之后，被加热的气体进入加热系统，导致主冷却剂被加热，用于空间加热。
7. 制冷剂逐渐冷却。最后，它会变回液体。
8. 然后液态制冷剂进入一个特殊的阀门，严重降低了它的温度。
9. 最后，制冷剂再次进入蒸发器，然后重复加热循环。

图 1. 地水热泵的工作原理。蓝色表示冷，红色表示热。

优点：

• 环境友好。这些设备是可再生能源，不会因其排放物污染大气（而天然气会产生有害的温室气体，而电力通常用于燃烧煤炭，这也会污染空气）。
• 气体的良好替代品。在由于某种原因而难以使用燃气的情况下（例如，当房子远离所有主要公用设施时），热泵是空间供暖的理想选择。该泵还与燃气加热相比具有优势，因为安装这种设备不需要国家许可（但在钻深井时，您仍然必须获得它）。
• 廉价的附加热源。该泵非常适合作为廉价的辅助电源（最好的选择是冬季使用天然气，春季和秋季使用泵）。

缺陷：

1. 使用水泵时的热限制。所有热力装置在正温度下运行良好，而在负温度下运行时，许多泵停止工作。这主要是由于水结冰，无法将其用作热源。
2. 使用水作为热量的设备可能存在问题。如果用水加热，则需要找到稳定的来源。大多数情况下，必须为此钻一口井，因此设备的安装成本可能会增加。

注意力！泵的成本通常是燃气锅炉的 5-10 倍，因此，在某些情况下使用此类设备来省钱可能是不切实际的（要使泵得到回报，您需要等待数年）

热泵的工作原理

应该注意的是，几乎任何介质都有热能。为什么不使用可用的热量来加热你的家呢？热泵将对此有所帮助。

热泵的工作原理如下：热量从低电位能源传递到冷却剂。在实践中，一切都发生如下。

冷却剂通过例如埋在地下的管道。然后冷却剂进入热交换器，收集到的热能被转移到第二个回路。位于外部回路中的制冷剂加热并变成气体。之后，气态制冷剂进入压缩机，在那里被压缩。这会导致制冷剂进一步升温。热气进入冷凝器，在那里热量传递给冷却剂，冷却剂已经加热了房子本身。

家庭地热供暖：它是如何工作的

制冷系统的布置原理相同。这意味着制冷装置可用于冷却室内空气。

热泵的类型

有几种类型的热泵。但大多数情况下，设备是根据外部回路上冷却剂的性质进行分类的。

设备可以从

• 水，
• 土壤，
• 空气。

房子里产生的能量可以用于空间供暖，用于加热水。因此，有几种类型的热泵。

热泵：地下水

替代加热的最佳选择是从地下获取热能。所以，已经在六米深的地方，地球有一个恒定不变的温度。一种特殊的液体用作管道中的热载体。系统的外轮廓由塑料管制成。地下管道可以垂直或水平放置。如果管道水平放置，则必须分配大面积。在管道水平安装的情况下，不可能将土地用于农业目的。你只能安排草坪或一年生植物。

为了在地下垂直布置管道，需要打几个深达 150 米的井。这将是一个高效的地热泵，因为在地球附近很深的地方温度很高。深探头用于传热。

水泵类型

此外，可以从位于地下深处的水中获取热量。可以使用池塘、地下水或废水。

应该注意的是，这两个系统之间没有根本区别。当创建用于从储层获取热量的系统时，需要最小的成本。管道必须充满冷却剂并浸入水中。需要更复杂的设计来创建一个从地下水产生热量的系统。

气泵

可以从空气中收集热量，但在冬季非常寒冷的地区，这样的系统是无效的。同时，系统的安装也非常简单。您只需要选择并安装所需的设备。

多一点关于地热泵的工作原理

对于加热来说，使用热泵是非常有利的。面积超过400平方米的房子很快就可以收回系统成本。但是如果你的房子不是很大，那么你可以自己动手做一个供暖系统。

首先你需要买一个压缩机。配备传统空调的设备是合适的。我们将它安装在墙上。您可以制作自己的电容器。有必要用铜管制作线圈。它被放置在一个塑料盒中。蒸发器也是壁挂式的。只能由专业人员进行焊接、重新填充氟利昂和类似工作。无能的行动不会带来好的结果。此外，您可能会受伤。

在热泵投入运行之前，有必要检查房屋的电气化状况。仪表的额定功率应为 40 安培。

自制地热热泵

请注意，自己创造的热泵并不总是能达到预期。其原因是缺乏正确的热计算。系统动力不足，维护成本不断上升

因此，准确地进行所有计算非常重要。

热气-水系统的特点

本文所讨论的热泵与对此类设备的其他修改（特别是水对水和地对水）不同，具有许多优点：

• 省电；
• 安装不需要大规模的土地工程，打井，获得特别许可；
• 如果将系统连接到太阳能电池板，则可以确保其完全自主。

提取风能并将其转移到水中的热系统的一个显着优势是 100% 的环境安全。

在进行泵的设计之前，有必要找出系统在哪些情况下尽可能有效地表现出来，以及何时使用它是不切实际的。

从气团中提取能量的热泵系统可用于加热 CIS 中使用的所有类型的热载体：水、空气、蒸汽

申请和工作的细节

热泵仅在 -5 至 +7 度的温度范围内高效工作。在 +7 的空气温度下，系统会产生比需要更多的热量，而在低于 -5 的指标下，将不足以加热。这是因为结构中的浓缩氟利昂在-55度的温度下沸腾。

理论上，系统即使在30度的霜冻中也能产生热量，但不足以供暖，因为热量输出直接取决于制冷剂的沸点和空气温度之间的差异。

所以对于感冒来得较早的北方地区的居民来说，这个系统是行不通的，而在南方地区的家里，它可以有效地服务几个寒冷的月份。

如果房间里安装了标准电池，热泵的工作效率就会降低。最重要的是，空气对水装置与对流器和其他大面积散热器以及“暖地板”、“暖墙”水型系统相结合。

此外，房间本身应与外界很好地隔热，内置多室窗户，比普通的木制或塑料窗户提供更好的隔热效果。

热泵与“暖地板”水系统的相互作用最好，不需要将冷却剂加热到 40 - 45º C 以上

自制的热泵可以有效地加热多达 100 平方米的房屋。 m 并保证产生 5 kW 的功率。应该理解的是，氟利昂不能以足够的质量倒入家庭创建的结构中，因此您应该指望它的沸点为 -22 度。

家庭组装设备非常适合为车库、温室、杂物间、小型私人游泳池等提供热量。该系统通常用作附加加热。

无论如何，取暖季节都需要电锅炉或其他传统设备。在严重霜冻（-15-30度）期间，建议关闭热泵以避免浪费电力，因为在此期间其效率不超过10％。

热泵提供足够的能量来加热室内私人泳池中的水 (+)

系统如何运作

结构中的工作物质是空气。通过安装在街道上的室外机，氧气通过管道进入蒸发器，与制冷剂相互作用。

氟利昂在温度的影响下变成气态（因为它在-55度沸腾）并在压力下以加热的形式进入压缩机。该装置压缩气体，从而提高其温度。

热氟利昂进入储罐（冷凝器）回路，热量在此转移到水，随后可用于组织供暖和 DHW。在冷凝器中，氟利昂仅损失部分热量，仍处于气态。

通过节流阀，制冷剂被喷射，因此其温度降低。氟利昂变成液体并以这种形式进入蒸发器。循环重复。

该图示意性地显示了基本热泵原理的实施，由压缩机和膨胀机分成两个回路 - 高压和低压

我们推荐的文章中提供的信息将为那些希望从废料和过时的设备（例如，从旧冰箱）独立构建热泵的人提供帮助。

关于该主题的结论和有用的视频

视频将介绍设备的工作原理和特点：

因此，我们可以得出结论，水对水热泵被认为是一种有效的环保设备，旨在为高达 150 平方米的房屋供暖。更大区域的布置可能已经需要相当复杂的工程勘测。

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