مضخة الحرارة الجوفية لتدفئة المنزل بأيديهم: الجهاز ، التصميم ، التجميع الذاتي

مزايا المضخات الحرارية

تشمل مزايا أنظمة التدفئة ذات المضخات الحرارية ما يلي:

1. الكفاءة الاقتصادية. بتكلفة 1 كيلو وات من الطاقة الكهربائية ، يمكنك الحصول على 3-4 كيلو وات من الحرارة. هذه مؤشرات متوسطة ، لأن. يعتمد معامل التحويل الحراري على نوع المعدات وميزات التصميم.
2. سلامة البيئة.أثناء تشغيل التركيب الحراري ، لا تدخل منتجات الاحتراق أو المواد الأخرى التي يحتمل أن تكون خطرة إلى البيئة. المعدات آمنة للأوزون. يتيح لك استخدامه الحصول على الحرارة دون أدنى ضرر بالبيئة.
3. براعة التطبيق. عند تركيب أنظمة التدفئة التي تعمل بالطاقة التقليدية ، يصبح مالك المنزل معتمداً على المحتكرين. الألواح الشمسية وتوربينات الرياح ليست دائمًا فعالة من حيث التكلفة. لكن يمكن تركيب المضخات الحرارية في أي مكان. الشيء الرئيسي هو اختيار النوع الصحيح للنظام.
4. تعدد الوظائف. في موسم البرد ، تقوم المنشآت بتدفئة المنزل ، وفي حرارة الصيف تكون قادرة على العمل في وضع تكييف الهواء. تُستخدم المعدات في أنظمة الماء الساخن ، المتصلة بمحاذاة التدفئة تحت الأرضية.
5. السلامة التشغيلية. لا تتطلب المضخات الحرارية وقودًا ، ولا تنبعث منها مواد سامة أثناء تشغيلها ، ولا تتجاوز درجة الحرارة القصوى لوحدات المعدات 90 درجة. أنظمة التدفئة هذه ليست أكثر خطورة من الثلاجات.

لا توجد أجهزة مثالية. مضخات الحرارة موثوقة ومتينة وآمنة ، لكن تكلفتها تعتمد بشكل مباشر على القوة.

معدات عالية الجودة للتدفئة الكاملة وإمدادات المياه الساخنة لمنزل مساحته 80 مترًا مربعًا. سيكلف حوالي 8000-10000 يورو. المنتجات محلية الصنع منخفضة الطاقة ، ويمكن استخدامها لتدفئة الغرف الفردية أو غرف المرافق.

تعتمد كفاءة التركيب على فقدان حرارة المنزل. من المنطقي تركيب المعدات فقط في المباني التي يتوفر فيها مستوى عالٍ من العزل ، ومعدلات فقدان الحرارة لا تزيد عن 100 واط / م 2.

المعدات موثوقة ونادرًا ما تتعطل

إذا كان مصنوعًا في المنزل ، فمن المهم اختيار ضاغط عالي الجودة ، والأفضل من ذلك كله - من ثلاجة أو مكيف هواء من علامة تجارية مجربة

مخطط تنفيذ التدفئة الحرارية المائية

حتى الآن ، الأكثر انتشارًا هي ثلاث مخططات مختلفة اختلافًا جذريًا لترتيب التدفئة تحت الأرض. لضمان أقصى قدر من الكفاءة لتدفئة المنزل ، يجب أن تكون المساحة الإجمالية للدائرة الخارجية تحت الأرض 2.5 مرة من المساحة الساخنة للمبنى السكني.

يتم استخدام الأنواع التالية من التدفئة الحرارية الأرضية في التدفئة المستقلة:

1. خيار تحت الماء.
2. المرجعية الأفقية.
3. حسنا البناء.

في كل حالة ، سيعتمد اختيار نوع أو آخر من أنواع التدفئة الحرارية الأرضية على مساحة المنزل ، والإمكانيات المالية لصاحب المنزل ، وخصائص المنطقة. يمكن استخدام الخيار تحت الماء في الحالات التي توجد فيها مسطحات مائية عميقة قريبة لا تتجمد حتى القاع في فصل الشتاء.

هناك عدة أنواع من التدفئة

المرجعية الأفقية

يتضمن خيار التسخين المائي هذا تنفيذ حفرة أساس بالقرب من المنزل ، سيكون عمقها أعمق مترين من نقطة تجمد التربة. وعليه ، لتدفئة منزل خاص بمساحة 100 متر مربع ، سيكون من الضروري حفر حفرة بعمق أكثر من 3 أمتار وبمساحة إجمالية 250 مترًا مربعًا.

إذا كانت المساحة المتاحة من الموقع تسمح بإنشاء حفرة الأساس ، فسيكون التمديد الأفقي هو الخيار الأفضل للتدفئة الحرارية الأرضية لمنزل خاص. داخل الحفرة ، يتم وضع نظام من الأنابيب يدور من خلاله سائل تبريد غير متجمد. يتم توصيل دائرة التدفئة الخارجية إلى المنزل وتوصيلها بالمبادل الحراري.

من بين مزايا هذا المخطط لتنفيذ التدفئة الحرارية الأرضية ، من المعتاد تحديد كفاءته وسهولة الترتيب وتقليل تكلفة تركيب دائرة خارجية. في الوقت نفسه ، من الضروري مراعاة المتطلبات الإلزامية للحساب الصحيح لحجم الحفرة ، والتي لا يمكن وضعها دائمًا على قطعة أرض صغيرة.

تدفئة المنزل بالطاقة الحرارية الأرضية:

خيار تحت الماء

غالبًا ما يختار أصحاب المنازل الخاصة الذين يعيشون بالقرب من البحيرات والأنهار خيار التدفئة المائية باستخدام خيار تحت الماء. من الضروري فقط التفكير في موقع الكفاف الخارجي الذي يتم وضعه على عمق أكثر من 4 أمتار ، مما يستبعد إمكانية تجميد البحيرة أو النهر حتى القاع. الجزء تحت الأرض وفوق الأرض من الدائرة ، والذي يذهب مباشرة من شاطئ البحيرة إلى المنزل الخاص المدفأ ، يكون بالضرورة معزولًا ، ويتم وضع الأنابيب تحت الأرض على عمق تحت نقطة تجمد التربة.

يتيح استخدام الخيار تحت الماء تبسيط ترتيب نظام التدفئة لمنزل خاص ، حيث لا يلزم القيام بأعمال ترابية باهظة الثمن ومعقدة. سيتم تسخين الدائرة الخارجية بواسطة حرارة الماء ، وبعد ذلك يتم توفير المبرد الساخن للنظام ، مما يضمن قابلية تشغيل الجهاز.

تنفيذ الآبار المائية الحرارية

يعد تنفيذ الآبار الحرارية الأرضية لتنظيم التدفئة المستقلة هو الخيار الأفضل ، والذي يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكاليف صاحب المنزل. يتم حفر البئر على عمق 30-50 مترًا ، مما يزيد من كفاءة التسخين ، حيث ستكون درجة حرارة الأرض أعلى من السطح نفسه في الأعماق الكبيرة.

يعد حفر البئر من أكثر الطرق فعالية لتركيب مثل هذه التسخين.

اليوم ، يختار العديد من مالكي المنازل ، الذين يجهزون نظام تدفئة حراري أرضي مستقل لمنزل خاص ، خيار حفر الآبار ، مما يبسط إلى حد كبير وضع الدائرة. في هذه الحالة ، يتم ضمان أقصى كفاءة للمعدات المستخدمة ، مما يتيح لك استخدام جميع إمكانيات هذه التقنيات الحديثة حتى في وجود مساحة صغيرة.

يسمح تنفيذ تدفئة منزل خاص مع وضع دائرة خارجية في الآبار العميقة بتقليل التكلفة الإجمالية لترتيب التدفئة المستقلة في المنزل بنسبة 20-30 ٪. نظرًا لارتفاع درجة حرارة المبرد في الدائرة العميقة ، فمن الممكن استخدام منشآت التدفئة ذات السعة الصغيرة ، مما يبسط تركيب المعدات ، ويقلل من تكلفتها ، مع توفير أقصى درجات الراحة للعيش في منزل خاص.

1 كيف يعمل

المضخة الحرارية هي مجموعة من المعدات التي تتمثل مهمتها في جمع الطاقة الحرارية وتسليمها إلى المستهلك. يمكن أن يكون مصدر الطاقة الحرارية أي وسط أو جسم بدرجة حرارة أعلى من 1 درجة. لفهم مبدأ تشغيل هذه الأجهزة بشكل أفضل ، يجب أن تتعرف على ميزاتها الوظيفية:

• لا تنتج الوحدة طاقة حرارية من تلقاء نفسها.
• تتطلب المضخة الحرارية كهرباء لتعمل.
• يعتمد مبدأ تشغيل الجهاز على دورة كارنو التي تستخدم في جميع وحدات التبريد.

في الآونة الأخيرة ، تحسنت تقنية تصنيع المضخات الحرارية بشكل كبير.الوحدات الحديثة قادرة على أخذ الطاقة الحرارية من الهواء بدرجة حرارة تصل إلى -30 درجة ، وكذلك الماء والتربة - حتى درجتين. الفريون هو سائل العمل في دورة كارنو. تبدأ هذه المادة الغازية في الغليان عند درجات حرارة دون الصفر. يتبخر المبرد ويتكثف بالتتابع في غرفتي تبادل حراري ، بينما يمتص الطاقة من البيئة. ثم ينقلها إلى المستهلك.

يشبه مخطط المضخة الحرارية مبدأ تشغيل مكيف الهواء للتدفئة:

• أثناء وجود الفريون في حالة سائلة ، يدور المبرد عبر أنابيب المبادل الحراري. بأخذ الطاقة الحرارية من البيئة ، يغلي الفريون ويبدأ في التبخر.
• ثم يدخل الغاز إلى الضاغط مما يزيد الضغط إلى القيمة المطلوبة. نتيجة لذلك ، ترتفع درجة غليان المبرد وتتكثف المادة عند درجة حرارة أعلى.
• بالمرور عبر غرفة التبادل الحراري الداخلية ، يعطي الفريون الطاقة المتراكمة إلى المبرد ويدخل مرة أخرى في الحالة السائلة.
• بعد ذلك ، يدخل الغاز إلى جهاز الاستقبال والخانق. عندما ينخفض ​​ضغط المادة ، تتكرر دورة العمل.

افعل ذلك بنفسك التدفئة الجوفية في المنزل

من الممكن تمامًا تركيب التدفئة الحرارية الأرضية وتشغيلها بنفسك. ومع ذلك ، قد تنشأ صعوبات في سياق العمل. بادئ ذي بدء ، يتعلق هذا بتركيب دائرة خارجية في الأرض. لذلك ، في حالة عدم وجود المهارات اللازمة ، يوصى بإسناد تعديل النظام للمهنيين الذين سيقومون بإجراء حسابات كفؤة وتركيب نظام التدفئة الحرارية الأرضية بالكامل.

الحسابات الأولية

من أجل تحقيق التأثير المخطط للتدفئة الحرارية الأرضية ، من الضروري إجراء الحسابات. سوف يساعدونك في اختيار قوة معدات الضخ. تختلف الأرقام التقريبية للمباني ذات المستويات المختلفة من العزل الحراري. لذلك ، لتسخين متر مربع واحد ، ستحتاج إلى:

• بدون عزل حراري - 120 واط ؛

• مع العزل الحراري التقليدي - 80 واط ؛

• مع عزل موفر للطاقة - 40 واط.

لإجراء العمليات الحسابية ، ستحتاج أيضًا إلى أرقام تحدد فقد الحرارة في المنزل. على سبيل المثال ، إذا كان الأمر يتعلق بمبنى سكني بمساحة 180 مترًا مربعًا. متر مع عزل حراري عالي الجودة ، وفقدان الحرارة 9 كيلو واط / يوم ، ثم يجب أن توفر المعدات طاقة 216 كيلو واط / ساعة (9 كيلو واط × 24 ساعة). مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن فقد الحرارة قد يختلف في أوقات مختلفة ، يتم فرض تكلفة إضافية بنسبة 10-20 ٪. وبالتالي ، يجب أن يكون ناتج المضخة النهائي لنظام التسخين الجيوحراري 10.8 كيلو وات.

عند الحساب ، من المهم مراعاة بعض النقاط. وتشمل هذه درجة حرارة التربة على مستوى البئر

في وسط روسيا ، تبقى في حدود +8 ... + 10 درجات (على عمق 15-20 مترًا). مع الترتيب الأفقي للدائرة الخارجية لنظام التدفئة ، تؤخذ في الاعتبار قدرة 50 كيلو واط لكل متر. تعتمد الأرقام الدقيقة على الظروف الجيولوجية (الرطوبة ، وجود المياه الجوفية). تعطي التربة المختلفة مؤشرات مختلفة:

• التربة الجافة - 25 واط / م ؛

• الركيزة الرطبة - 45-55 واط / م ؛

• الصخور الصلبة - 85 واط / م ؛

• وجود المياه الجوفية - 110 واط / م.

كيف يتم تركيب نظام التدفئة

أنظمة المياه نادرة ، والتدفئة الحرارية الأرضية هي الأكثر طلبًا. لذلك ، ترتبط المرحلة الأولى من العمل بحفر الآبار أو حفر حفرة.يتم عمل تجاويف على عمق 20 إلى 100 متر باستخدام معدات خاصة. قاع الحفرة مغطى بالرمل. علاوة على ذلك ، يتم وضع الأنابيب البلاستيكية في التجاويف النهائية أو الخنادق ، والتي يمكنها تحمل ضغط يبلغ حوالي 6 بار. ستعمل هذه الأنابيب كمجسات.

أثناء التثبيت ، يتم استخدام مواسير من ثلاثة أو أربعة خطوط ، بينما يتم توصيل أقسام الحافة على شكل الحرف "U". يمكن شراء الكفاف الخارجي جاهزًا أو تجميعه بشكل مستقل.

عند الانتهاء من أصعب جزء من العمل الخاص بتركيب نظام التدفئة الحرارية الأرضية ، يبدأون في توصيل المضخة. تشبه الأسلاك بهذه الطريقة أسلاك نظام التدفئة التقليدي.

مبدأ تشغيل الجهاز

أولئك الذين يتعاملون مع قضايا التدفئة الفعالة من حيث التكلفة ، فإن اسم "مضخة الحرارة" معروف جيدًا. خاصةً عند دمجها مع مصطلحات مثل "أرض-ماء" ، "ماء-ماء" ، "ماء-هواء" ، إلخ. مثل مضخة حرارية بجهاز Frenett ليس له أي شيء مشترك عمليًا ، باستثناء ربما الاسم والنتيجة النهائية في شكل طاقة حرارية ، والتي تُستخدم في النهاية للتدفئة.

تحظى المضخات الحرارية التي تعمل وفقًا لمبدأ كارنو بشعبية كبيرة كطريقة فعالة من حيث التكلفة لتنظيم التدفئة وكنظام صديق للبيئة. يرتبط تشغيل مثل هذا المجمع من الأجهزة بتراكم الطاقة منخفضة الإمكانات الموجودة في الموارد الطبيعية (الأرض والماء والهواء) وتحويلها إلى طاقة حرارية ذات إمكانات عالية. تم ترتيب اختراع Eugene Frenette ويعمل بطريقة مختلفة تمامًا.

معرض الصور
صورة من
لا يمكن أن يُعزى نظام توليد الحرارة الذي طورته E.Frenette إلى فئة مضخات الحرارة.وفقًا للتصميم والميزات التكنولوجية ، هذا سخان

لا تستخدم الوحدة مصادر الطاقة الجغرافية أو الشمسية في عملها. يتم تسخين سائل تبريد الزيت الموجود بداخله بواسطة قوة الاحتكاك الناتجة عن تدوير الأقراص المعدنية.

جسم عمل المضخة عبارة عن أسطوانة مملوءة بالزيت ، يوجد بداخلها محور الدوران. هذا قضيب فولاذي مزود بأقراص متوازية تفصل بينها حوالي 6 سم.

تدفع قوة الطرد المركزي المبرد المسخن إلى الملف المتصل بالجهاز. يخرج الزيت الساخن من الجهاز عند أعلى نقطة اتصال. يتم إرجاع المبرد المبرد من الأسفل

مظهر مضخة حرارية Frenette

إحماء الجهاز أثناء التشغيل

المكونات الهيكلية الرئيسية

الأبعاد الفعلية لأحد النماذج

يعتمد مبدأ تشغيل هذا الجهاز على استخدام الطاقة الحرارية التي يتم إطلاقها أثناء الاحتكاك. يعتمد التصميم على أسطح معدنية ليست قريبة من بعضها البعض ، ولكن على مسافة ما. الفراغ بينهما مليء بالسائل. تدور أجزاء من الجهاز بالنسبة لبعضها البعض بمساعدة محرك كهربائي ، ويتم تسخين السائل الموجود داخل العلبة وفي اتصال مع العناصر الدوارة.

يمكن استخدام الحرارة الناتجة لتسخين المبرد. توصي بعض المصادر باستخدام هذا السائل مباشرة لنظام التدفئة. في أغلب الأحيان ، يتم توصيل المبرد التقليدي بمضخة Frenett محلية الصنع. كسائل تسخين ، يوصي الخبراء بشدة باستخدام الزيت وليس الماء.

أثناء تشغيل المضخة ، يميل المبرد هذا إلى التسخين بقوة شديدة.يمكن أن يغلي الماء في مثل هذه الظروف ببساطة. يتسبب البخار الساخن في مكان محصور في ضغط زائد ، وهذا عادة ما يؤدي إلى تمزق الأنابيب أو الغلاف. يعتبر استخدام الزيت في مثل هذه الحالة أكثر أمانًا ، نظرًا لأن درجة غليانه أعلى من ذلك بكثير.

لصنع مضخة حرارية من نوع Frenette ، ستحتاج إلى محرك ، ومبرد ، وعدة أنابيب ، وصمام فراشة فولاذي ، وأقراص فولاذية ، وقضيب معدني أو بلاستيكي ، وأسطوانة معدنية ومجموعة صواميل (+)

هناك رأي مفاده أن كفاءة هذا المولد الحراري تتجاوز 100٪ ويمكن أن تصل إلى 1000٪. من وجهة نظر الفيزياء والرياضيات ، هذا ليس بيانًا صحيحًا تمامًا. تعكس الكفاءة خسائر الطاقة التي يتم إنفاقها ليس على التدفئة ، ولكن على التشغيل الفعلي للجهاز. بدلاً من ذلك ، تعكس الادعاءات الهائلة حول الكفاءة العالية بشكل لا يصدق لمضخة Frenette كفاءتها ، وهو أمر مثير للإعجاب حقًا.

تكلفة الكهرباء لتشغيل الجهاز لا تكاد تذكر ، ولكن كمية الحرارة التي يتم تلقيها نتيجة لذلك ملحوظة للغاية. إن تسخين المبرد إلى نفس درجات الحرارة بمساعدة عنصر التسخين ، على سبيل المثال ، يتطلب كمية أكبر بكثير من الكهرباء ، ربما عشرة أضعاف. سخان منزلي مع مثل هذا الاستهلاك للكهرباء لن يسخن حتى.

لماذا لا يتم تجهيز جميع المباني السكنية والصناعية بهذه الأجهزة؟ قد تكون الأسباب مختلفة. لا يزال ، الماء هو مبرد أبسط وأكثر ملاءمة من الزيت. لا يسخن إلى درجات الحرارة المرتفعة هذه ، ومن الأسهل تنظيف عواقب تسرب المياه بدلاً من تنظيف الزيت المنسكب.

قد يكون السبب الآخر أنه بحلول الوقت الذي تم فيه اختراع مضخة Frenette ، كان نظام التدفئة المركزي موجودًا بالفعل ويعمل بنجاح.سيكون تفكيكها لاستبدالها بمولدات حرارية مكلفًا للغاية وسيؤدي إلى الكثير من الإزعاج ، لذلك لم يفكر أحد بجدية في هذا الخيار. كما يقولون ، الأفضل هو عدو الخير.

مبدأ تشغيل المضخات الحرارية

يعتمد مبدأ تشغيل جهاز لتدفئة المنزل على حقيقة أن مادة (مبرد) يمكن أن تطلق طاقة حرارية أو تأخذها بعيدًا في عملية تغيير الحالة. هذه الفكرة هي أساس عمل الثلاجة (لهذا السبب ، يكون الجدار الخلفي للجهاز ساخنًا).

تعمل المضخة الحرارية للتدفئة على النحو التالي:

1. يتم تبريد العامل الوارد بمقدار 5 درجات في قسم التبخر بناءً على الطاقة من الناقل الحراري.
2. يدخل العامل المبرد إلى الضاغط ، والذي يقوم بضغطه وتسخينه نتيجة العمل.
3. يدخل الغاز الساخن بالفعل إلى حجرة التبادل الحراري ، حيث ينبعث الحرارة الخاصة به إلى نظام التدفئة.
4. يعود المبرد المكثف إلى بداية الدورة.

جهاز

تتكون المضخة الحرارية لتدفئة المنزل من عدة عناصر محيطية رئيسية:

• دائرة بها سائل تبريد ينقل الطاقة من مصدر حراري ؛
• دائرة بها الفريون ، والتي تتبخر بشكل دوري ، وتأخذ الطاقة الحرارية من الدائرة الأولى ، وتستقر مرة أخرى مع التكثيف ، وتنقل الحرارة إلى الدائرة الثالثة ؛
• دائرة حيث يدور السائل ، وهو ناقل حرارة للتدفئة.

تشغيل المضخة الحرارية لتدفئة المنزل مفيد مادياً.والسبب في ذلك أن الجهاز لا يحتاج إلى طاقة عالية (وبالتالي فإن استهلاك الكهرباء لا يزيد عن استهلاك الأجهزة المنزلية القياسية) ، ولكنه ينتج حرارة أعلى بأربع مرات مقارنة بالكهرباء المستهلكة.

ليس من الضروري أيضًا إنشاء خط أسلاك منفصل لتوصيل المضخة.

إيجابيات وسلبيات

قبل أن تقرر استخدام المضخة الحرارية أم لا ، يجب أن تتعرف على مزايا وعيوب تشغيلها. تشمل المزايا الرئيسية لمضخة الحرارة ما يلي:

• انخفاض استهلاك الكهرباء لتدفئة المنزل ؛
• لا حاجة للفحص والصيانة الدورية ، مما يجعل تكلفة تشغيل المضخة الحرارية للتدفئة ضئيلة ؛
• يسمح بالتثبيت في أي منطقة. يمكن أن تعمل المضخة مع مصادر الطاقة الحرارية مثل الهواء والتربة والماء. لذلك ، يصبح من الممكن تثبيته في أي مكان تقريبًا حيث يُخطط لبناء منزل. وفي ظروف البُعد عن مصدر الغاز ، يعد الجهاز هو أنسب طريقة للتدفئة. حتى في حالة عدم وجود كهرباء ، يمكن ضمان تشغيل الضاغط باستخدام محرك يعتمد على البنزين أو الديزل ؛
• يتم تنفيذ تدفئة المنزل تلقائيًا. لا يلزم إضافة وقود أو إجراء معالجات أخرى ، على سبيل المثال ، في حالة معدات الغلايات ؛
• عدم وجود تلوث بيئي بالغازات والمواد الضارة. جميع المبردات المستخدمة آمنة تمامًا وصديقة للبيئة ؛
• السلامة من الحرائق. لن يتعرض سكان المنزل أبدًا لخطر الانفجار أو التلف بسبب ارتفاع درجة حرارة المضخة الحرارية ؛
• إمكانية التشغيل حتى في ظل ظروف الشتاء الباردة (حتى -15 درجة) ؛
• يمكن أن تستمر المضخة الحرارية عالية الجودة لتدفئة المنزل لمدة تصل إلى 50 عامًا. يجب استبدال الضاغط مرة واحدة فقط كل 20 عامًا.

شاهد إيجابيات وسلبيات الفيديو

مثل أي جهاز ، فإن المضخات الحرارية لها عيوب معينة:

1. إذا انخفضت درجة الحرارة المحيطة عن 15 درجة ، فلن تتمكن المضخة من العمل. في هذه الحالة ، ستحتاج إلى تثبيت مصدر حرارة ثانٍ. في درجات حرارة منخفضة للغاية ، يتم تشغيل المرجل أو المولد أو السخان الكهربائي ؛
2. ارتفاع تكلفة المعدات. سيكلف ما يقرب من 350.000-700.000 روبل ، وسيتعين إنفاق نفس المبلغ على إنشاء محطة للطاقة الحرارية الأرضية وتركيب الجهاز. أعمال التركيب الإضافية غير مطلوبة فقط لمضخة الحرارة التي تستخدم الهواء كمصدر للحرارة ؛
3. من الأفضل تركيب مضخة حرارية جنبًا إلى جنب مع التدفئة تحت الأرضية أو سخانات المروحة ، لكن المباني القديمة ستتطلب إعادة تطوير وربما تجديدًا كبيرًا ، مما سيتكبد وقتًا وتكلفة إضافيين. إذا تم بناء منزل خاص من الصفر ، فلا توجد مشكلة من هذا القبيل ؛
4. أثناء تشغيل المضخة الحرارية ، تنخفض درجة حرارة التربة الموجودة حول خط الأنابيب مع الناقل الحراري. هذا يسبب موت بعض الكائنات الحية الدقيقة التي تشارك في عمل البيئة. وبالتالي ، لا يزال هناك بعض الضرر الذي يلحق بالبيئة ، ولكنه أقل بكثير من الضرر الناجم عن إنتاج الغاز أو النفط.

فوائد نظام التدفئة الجوفية

تتمتع أنظمة التدفئة الحرارية الأرضية بالعديد من المزايا:

• إن إطلاق الطاقة الحرارية أكبر بعدة مرات من استهلاك الكهرباء الذي تتطلبه المضخة.
• السلامة البيئية أكبر من تلك الخاصة بأنظمة التدفئة الأخرى ، لأن أنظمة التدفئة الحرارية الأرضية لا تنتج أي انبعاثات ضارة.
• لكي يعمل نظام الطاقة الحرارية الأرضية ، لا يلزم وجود وقود أو مواد كيميائية إضافية. لذلك ، فهي آمنة للمالكين وللبيئة.
• أثناء تشغيل مثل هذه التسخين لا يوجد خطر حدوث انفجار أو حريق.
• إذا تم تركيب نظام التدفئة بشكل صحيح ، فسوف يستمر لمدة 30 عامًا على الأقل بدون دعم فني.

بناء أنظمة الطاقة الحرارية الجوفية

بناء أنظمة الطاقة الحرارية الجوفية

حتى من الاسم يتضح أن جوهر هذا النوع من التسخين هو استخدام طاقة الأرض. وفقًا لمبدأ التشغيل ، فهي تشبه مكيفات الهواء أو الثلاجات عن بُعد.

العنصر الرئيسي هو مضخة حرارية متصلة بدائرتين.

1. تعني الدائرة الداخلية نظام التدفئة المألوف لدينا ، وتتكون من مشعات وخطوط أنابيب.
2. خارجي - هذا مبادل حراري ذو أبعاد كبيرة مثبت تحت الأرض أو في خزان. في ذلك ، يتم تزويد المبرد (ويمكن أن يكون ماءًا عاديًا أو مضادًا للتجمد) ، بعد أخذ درجة الحرارة المحيطة ، إلى المضخة الحرارية ، حيث تدخل الحرارة المتراكمة إلى الدائرة الداخلية. هذه هي الطريقة التي يتم بها تسخين المدافئ في المنزل.

العنصر الرئيسي للنظام هو بالضبط المضخة الحرارية - جهاز لا يشغل مساحة أكبر من موقد الغاز. أداء المضخة الحرارية مرتفع للغاية: فلكل كيلو وات من الطاقة المستخدمة ، تنتج ما يصل إلى خمسة كيلوواط من الحرارة.

مخطط تشغيل مضخة الحرارة

بطبيعة الحال ، فإن التدفئة الحرارية الأرضية هي الأكثر استهلاكا للوقت والأكثر تكلفة. سيتعين إنفاق معظم الأموال على أعمال الحفر والمعدات ذات الصلة ، بما في ذلك مضخة الحرارة. ويتساءل الكثيرون عما إذا كان من الممكن التوفير في ذلك وبناء ، على سبيل المثال ، مضخة حرارية محلية الصنع. لمعرفة ذلك ، تحتاج إلى فهم أنواع وميزات المعدات.

نقوم بتركيب التدفئة الجوفية بأنفسنا

على الفور ، نلاحظ هذه الميزة: أولئك الذين قرروا تجهيز التدفئة بحرارة الأرض سيحتاجون إلى استثمار مبلغ ضخم في هذا مرة واحدة. بالطبع ، بمرور الوقت ، ستؤتي هذه التكلفة ثمارها ، لأننا لا نبني مساكن لأنفسنا لمدة عام أو عامين. أيضًا ، ترتفع أسعار الغاز والكهرباء كل عام ، ومع وجود نظام الطاقة الحرارية الأرضية ، فأنت لا تعرف ما هي ارتفاعات الأسعار هذه.

ومع ذلك ، في هذا النظام ، سيتم إخفاء معظمها تحت الأرض. التسخين بالطاقة الأرضية هو وجود بئر ومبادل حراري. في المسكن ، ما عليك سوى وضع جهاز يولد حرارة - عادة لا يشغل مساحة كبيرة.

كيف تعمل المضخة الحرارية

في مثل هذا الجهاز ، سيتمكن المستخدم من التحكم في درجة الحرارة وتوفير الطاقة الحرارية. يتم تركيب نظام التدفئة نفسه في السكن كالمعتاد - مع تفرع خط الأنابيب والمشعات. إذا كان لديك منزل خاص ، أو كان المبنى نفسه صغيرًا ، في هذه الحالة يتم عرض مولد النظام في غرفة منفصلة أو في الطابق السفلي.

مبدأ تشغيل المضخات الحرارية

تجدر الإشارة إلى أن أي وسيط تقريبًا به طاقة حرارية. لماذا لا تستخدم الحرارة المتوفرة لتدفئة منزلك؟ سوف تساعد المضخة الحرارية في ذلك.

مبدأ تشغيل المضخة الحرارية هو كما يلي: يتم نقل الحرارة إلى المبرد من مصدر طاقة منخفض الإمكانات. في الممارسة العملية ، كل شيء يحدث على النحو التالي.

يمر المبرد عبر الأنابيب المدفونة في الأرض على سبيل المثال. ثم يدخل المبرد في المبادل الحراري ، حيث يتم نقل الطاقة الحرارية المجمعة إلى الدائرة الثانية. يسخن المبرد الموجود في الدائرة الخارجية ويتحول إلى غاز. بعد ذلك ، يمر المبرد الغازي إلى الضاغط حيث يتم ضغطه. هذا يتسبب في تسخين المبرد أكثر. يذهب الغاز الساخن إلى المكثف ، وهناك تنتقل الحرارة إلى المبرد ، الذي يسخن المنزل نفسه بالفعل.

التدفئة الحرارية الأرضية في المنزل: كيف تعمل

يتم ترتيب أنظمة التبريد وفقًا لنفس المبدأ. هذا يعني أنه يمكن استخدام وحدات التبريد لتبريد الهواء الداخلي.

أنواع المضخات الحرارية

هناك عدة أنواع من المضخات الحرارية. ولكن في أغلب الأحيان ، يتم تصنيف الأجهزة حسب طبيعة المبرد في الدائرة الخارجية.

يمكن للأجهزة استخلاص الطاقة من

• ماء،
• تربة،
• هواء.

يمكن استخدام الطاقة الناتجة في المنزل لتدفئة الفضاء وتسخين المياه. لذلك ، هناك عدة أنواع من المضخات الحرارية.

المضخات الحرارية: ارضية - ماء

أفضل خيار للتدفئة البديلة هو الحصول على الطاقة الحرارية من الأرض. لذلك ، على عمق ستة أمتار ، تتمتع الأرض بدرجة حرارة ثابتة وغير متغيرة. يستخدم سائل خاص كحامل حرارة في الأنابيب. المحيط الخارجي للنظام مصنوع من أنابيب بلاستيكية. يمكن وضع الأنابيب في الأرض عموديًا أو أفقيًا.إذا تم وضع الأنابيب أفقيًا ، فيجب تخصيص مساحة كبيرة. في حالة تركيب الأنابيب أفقيًا ، لا يمكن استخدام الأرض للأغراض الزراعية. يمكنك فقط ترتيب المروج أو النباتات الحولية.

لترتيب الأنابيب عموديًا في الأرض ، من الضروري عمل عدة آبار يصل عمقها إلى 150 مترًا. ستكون هذه مضخة حرارية جوفية فعالة ، لأن درجة الحرارة مرتفعة على عمق كبير بالقرب من الأرض. تستخدم المجسات العميقة لنقل الحرارة.

نوع مضخة الماء إلى الماء

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول على الحرارة من الماء الموجود في أعماق الأرض. يمكن استخدام البرك والمياه الجوفية أو مياه الصرف الصحي.

وتجدر الإشارة إلى أنه لا توجد اختلافات جوهرية بين النظامين. أقل التكاليف مطلوبة عند إنشاء نظام للحصول على الحرارة من الخزان. يجب ملء الأنابيب بسائل التبريد وغمرها في الماء. هناك حاجة إلى تصميم أكثر تعقيدًا من أجل إنشاء نظام لتوليد الحرارة من المياه الجوفية.

مضخات من الهواء إلى الماء

من الممكن تجميع الحرارة من الهواء ، ولكن في المناطق ذات الشتاء شديد البرودة ، فإن مثل هذا النظام غير فعال. في نفس الوقت ، تثبيت النظام بسيط للغاية. ما عليك سوى تحديد الجهاز المطلوب وتثبيته.

المزيد حول مبدأ تشغيل المضخات الحرارية الأرضية

للتدفئة ، من المفيد جدًا استخدام المضخات الحرارية. المنازل التي تزيد مساحتها عن 400 متر مربع تسدد تكاليف النظام بسرعة كبيرة. ولكن إذا لم يكن منزلك كبيرًا جدًا ، فيمكنك إنشاء نظام تدفئة بيديك.

تحتاج أولاً إلى شراء ضاغط. الجهاز المجهز بمكيف هواء تقليدي مناسب. نثبته على الحائط. يمكنك صنع مكثف خاص بك. من الضروري عمل ملف من الأنابيب النحاسية. يتم وضعها في علبة بلاستيكية.المبخر مثبت أيضًا على الحائط. يجب أن يتم إجراء اللحام وإعادة التعبئة باستخدام الفريون والأعمال المماثلة فقط بواسطة محترف. لن تؤدي الإجراءات غير الكفؤة إلى نتيجة جيدة. علاوة على ذلك ، يمكن أن تصاب.

قبل تشغيل المضخة الحرارية ، من الضروري التحقق من حالة كهربة المنزل. يجب تصنيف قوة العداد عند 40 أمبير.

مضخة حرارية جوفية محلية الصنع

لاحظ أن المضخة الحرارية التي أنشأها المرء لا ترقى دائمًا إلى مستوى التوقعات. والسبب في ذلك هو عدم وجود حسابات حرارية صحيحة. ضعف النظام وتكاليف الصيانة آخذة في الارتفاع

لذلك ، من المهم إجراء جميع الحسابات بدقة.

خيارات لترتيب التدفئة الحرارية الأرضية

طرق ترتيب الكفاف الخارجي

من أجل استخدام طاقة الأرض لتدفئة المنزل قدر الإمكان ، تحتاج إلى اختيار الدائرة المناسبة للدائرة الخارجية. في الواقع ، يمكن لأي وسيط أن يكون مصدرًا للطاقة الحرارية - تحت الأرض أو الماء أو الهواء.

لكن من المهم مراعاة التغيرات الموسمية في الأحوال الجوية ، كما تمت مناقشته أعلاه.

حاليًا ، هناك نوعان شائعان من الأنظمة يتم استخدامهما بشكل فعال لتدفئة المنزل بسبب حرارة الأرض - أفقي ورأسي. عامل الاختيار الرئيسي هو مساحة الأرض. هذا يعتمد على تصميم الأنابيب لتدفئة المنزل بطاقة الأرض.

بالإضافة إلى ذلك ، تؤخذ العوامل التالية في الاعتبار:

• تكوين التربة. في المناطق الصخرية والطفلية ، يصعب عمل أعمدة رأسية لوضع الطرق السريعة ؛
• مستوى تجميد التربة. سيحدد العمق الأمثل للأنابيب ؛
• موقع المياه الجوفية. كلما كانت أعلى ، كان ذلك أفضل للتدفئة الحرارية الأرضية.في هذه الحالة ، تزداد درجة الحرارة مع العمق ، وهو الشرط الأمثل للتدفئة من طاقة الأرض.

تحتاج أيضًا إلى معرفة إمكانية نقل الطاقة العكسي في الصيف. ثم لن تعمل تدفئة منزل خاص من الأرض ، وستنتقل الحرارة الزائدة من المنزل إلى التربة. تعمل جميع أنظمة التبريد على نفس المبدأ. لكن لهذا تحتاج إلى تثبيت معدات إضافية.

مخطط التسخين الأفقي الحراري

الترتيب الأفقي للأنابيب الخارجية

الطريقة الأكثر شيوعًا لتثبيت الطرق السريعة الخارجية. إنه مناسب لسهولة التركيب والقدرة على استبدال الأجزاء المعيبة من خط الأنابيب بسرعة نسبيًا.

للتثبيت وفقًا لهذا المخطط ، يتم استخدام نظام التجميع. لهذا الغرض ، يتم عمل العديد من الخطوط العريضة ، والتي تقع على مسافة 0.3 متر على الأقل من بعضها البعض. يتم توصيلها باستخدام مجمّع يزود المبرد بمضخة الحرارة. سيضمن هذا أقصى إمداد بالطاقة للتدفئة من حرارة الأرض.

ومع ذلك ، هناك بعض الأشياء المهمة التي يجب وضعها في الاعتبار:

• مساحة ساحة كبيرة. بالنسبة للمنزل الذي تبلغ مساحته حوالي 150 مترًا مربعًا ، يجب ألا تقل مساحته عن 300 مترًا مربعًا ؛
• يجب تثبيت الأنابيب على عمق أقل من مستوى تجمد التربة ؛
• مع الحركة المحتملة للتربة أثناء فيضانات الربيع ، تزداد احتمالية إزاحة الطرق السريعة.

الميزة المحددة للتدفئة من حرارة الأرض من النوع الأفقي هي إمكانية الترتيب الذاتي. في معظم الحالات ، لن يتطلب ذلك استخدام معدات خاصة.

رسم تخطيطي عمودي للتدفئة الحرارية الأرضية

نظام الطاقة الحرارية الجوفية العمودي

هذه طريقة تستغرق وقتًا طويلاً في تنظيم تدفئة منزل خاص من الأرض.تقع خطوط الأنابيب عموديًا ، في آبار خاصة

من المهم معرفة أن مثل هذا المخطط أكثر كفاءة من المخطط الرأسي.

ميزتها الرئيسية هي زيادة درجة تسخين المياه في الدائرة الخارجية. أولئك. كلما كانت الأنابيب أعمق ، زادت كمية حرارة الأرض لتدفئة المنزل إلى النظام. عامل آخر هو مساحة الأرض الصغيرة. في بعض الحالات ، يتم ترتيب دائرة التدفئة الحرارية الأرضية الخارجية حتى قبل بناء المنزل في المنطقة المجاورة مباشرة للمؤسسة.

ما الصعوبات التي يمكن مواجهتها في الحصول على الطاقة الأرضية لتدفئة المنزل وفقًا لهذا المخطط؟

• الكمية إلى الجودة. بالنسبة للترتيب الرأسي ، يكون طول الطرق السريعة أعلى من ذلك بكثير. يتم تعويضه عن طريق ارتفاع درجة حرارة التربة. للقيام بذلك ، تحتاج إلى عمل آبار يصل عمقها إلى 50 مترًا ، وهو عمل شاق ؛
• تكوين التربة. بالنسبة للتربة الصخرية ، من الضروري استخدام آلات حفر خاصة. في الطمي ، لمنع تساقط البئر ، يتم تركيب غلاف واقٍ مصنوع من الخرسانة المسلحة أو البلاستيك ذي الجدران السميكة ؛
• في حالة حدوث أعطال أو فقدان الضيق ، تصبح عملية الإصلاح أكثر تعقيدًا. في هذه الحالة ، من الممكن حدوث فشل طويل الأمد في تشغيل تدفئة المنزل للحصول على الطاقة الحرارية للأرض.

ولكن على الرغم من التكاليف الأولية المرتفعة وتعقيد التركيب ، فإن الترتيب الرأسي للطرق السريعة هو الأمثل. ينصح الخبراء باستخدام مخطط التثبيت هذا فقط.