كيف تصنع مضخة حرارية للتدفئة المنزلية بيديك: مبدأ مخططات التشغيل والتجميع

3 أنواع رئيسية

قبل الموافقة على تثبيت دائرة تسخين مرآب مفتوحة بمضخة دائرية ، عليك التفكير في خيارات أخرى لتدوير السوائل. كما تعلم ، يمكن أن تتحرك من خلال مبادئ الديناميكا الحرارية - بطريقة طبيعية أو الجاذبية.

الأنظمة التي تعمل عن طريق الدوران الطبيعي مناسبة تمامًا للغرف التي تصل مساحتها إلى 60 مترًا مربعًا. يبلغ الحد الأقصى لطول الحلقة لهذا الجهاز 30 مترًا.

من المهم أيضًا مراعاة العوامل التالية:

1. 1. ارتفاع المبنى.
2. 2.طوابق.

مخططات الدوران الطبيعي ليست مناسبة للاستخدام في ظروف درجات الحرارة المنخفضة ، لأن عدم وجود تسخين كافٍ لسائل التبريد لن يسمح بالوصول إلى الضغط الأمثل. مجالات تطبيق مثل هذا النظام هي كما يلي:

1. 1. اتصال بأرضية دافئة. يتم توصيل مضخة الدورة الدموية بدائرة المياه.
2. 2. العمل مع المرجل. تم تثبيت جهاز التسخين أعلى النظام - أسفل خزان التمدد مباشرة.

ما الفرق بين غلايات الوقود الصلب

بالإضافة إلى حقيقة أن هذه المصادر الحرارية تنتج طاقة حرارية عن طريق حرق أنواع مختلفة من الوقود الصلب ، فإن لها عددًا من الاختلافات الأخرى عن مولدات الحرارة الأخرى. هذه الاختلافات هي على وجه التحديد نتيجة حرق الأخشاب ، ويجب أخذها كأمر مسلم به ودائمًا ما تؤخذ في الاعتبار عند توصيل المرجل بنظام تسخين المياه. الميزات هي كما يلي:

1. القصور الذاتي العالي. في الوقت الحالي ، لا توجد طرق للإطفاء المفاجئ للوقود الصلب المحترق في غرفة الاحتراق.
2. تكوين المكثفات في الفرن. تتجلى الخصوصية عندما يدخل ناقل حراري بدرجة حرارة منخفضة (أقل من 50 درجة مئوية) إلى خزان المرجل.

ملحوظة. ظاهرة القصور الذاتي غائبة فقط في نوع واحد من وحدات الوقود الصلب - غلايات الحبيبات. لديهم موقد ، حيث يتم جرعات حبيبات الخشب ، وبعد توقف الإمداد ، ينطفئ اللهب على الفور تقريبًا.

يكمن خطر القصور الذاتي في ارتفاع درجة حرارة الغلاف المائي للسخان ، مما يؤدي إلى غليان المبرد فيه. يتكون البخار ، مما يؤدي إلى ارتفاع الضغط ، مما يؤدي إلى تمزيق غلاف الوحدة وجزء من خط أنابيب الإمداد.نتيجة لذلك ، يوجد الكثير من الماء في غرفة الفرن ، والكثير من البخار ومرجل يعمل بالوقود الصلب غير مناسب لمزيد من التشغيل.

قد ينشأ موقف مشابه عندما يتم توصيل مولد الحرارة بشكل غير صحيح. في الواقع ، في الواقع ، فإن الوضع العادي لتشغيل غلايات حرق الأخشاب هو الحد الأقصى ، وفي هذا الوقت تصل الوحدة إلى كفاءة جواز سفرها. عندما يستجيب منظم الحرارة للناقل الحراري الذي يصل إلى درجة حرارة 85 درجة مئوية ويغلق مخمد الهواء ، يستمر الاحتراق والاحتراق في الفرن. ترتفع درجة حرارة الماء بمقدار 2-4 درجات مئوية أخرى ، أو حتى أكثر ، قبل أن يتوقف نموه.

من أجل تجنب الضغط الزائد والحادث اللاحق ، يتم دائمًا إشراك عنصر مهم في أنابيب غلاية الوقود الصلب - مجموعة أمان ، وستتم مناقشة المزيد عنها أدناه.

ميزة أخرى غير سارة لتشغيل الوحدة على الخشب هي ظهور المكثفات على الجدران الداخلية لصندوق الاحتراق بسبب مرور المبرد غير الساخن عبر سترة الماء. هذا المكثف ليس ندى الله على الإطلاق ، لأنه سائل عدواني ، تتآكل منه الجدران الفولاذية لغرفة الاحتراق بسرعة. بعد ذلك ، بعد خلطه مع الرماد ، يتحول المكثف إلى مادة لزجة ، وليس من السهل تمزيقه عن السطح. تم حل المشكلة عن طريق تركيب وحدة خلط في دائرة أنابيب غلاية الوقود الصلب.

يعمل هذا الإيداع كعازل للحرارة ويقلل من كفاءة غلاية الوقود الصلب.

من السابق لأوانه أن يتنفس أصحاب المولدات الحرارية التي تحتوي على مبادلات حرارية من الحديد الزهر الذين لا يخافون من التآكل تنفس الصعداء. يمكن أن يتوقعوا مصيبة أخرى - إمكانية تدمير الحديد الزهر من صدمة درجة الحرارة.تخيل أنه في منزل خاص ، تم قطع الكهرباء لمدة 20-30 دقيقة وتوقفت مضخة الدوران ، التي تنقل المياه عبر غلاية الوقود الصلب. خلال هذا الوقت ، يكون الماء الموجود في المشعات لديه وقت ليبرد ، وفي المبادل الحراري - للتسخين (بسبب نفس القصور الذاتي).

تظهر الكهرباء ، وتعمل المضخة وترسل المبرد المبرد من نظام التسخين المغلق إلى المرجل المسخن. من انخفاض حاد في درجة الحرارة ، تحدث صدمة درجة الحرارة في المبادل الحراري ، ويتشقق قسم الحديد الزهر ، ويتدفق الماء إلى الأرض. من الصعب جدًا إصلاحه ، وليس من الممكن دائمًا استبدال القسم. لذلك حتى في هذا السيناريو ، ستمنع وحدة الخلط وقوع حادث ، والذي سيتم مناقشته لاحقًا.

لم يتم وصف حالات الطوارئ وعواقبها من أجل تخويف مستخدمي غلايات الوقود الصلب أو تشجيعهم على شراء عناصر غير ضرورية من دوائر الأنابيب. الوصف يستند إلى الخبرة العملية ، والتي يجب أن تؤخذ دائمًا في الاعتبار. مع التوصيل الصحيح للوحدة الحرارية ، يكون احتمال حدوث مثل هذه النتائج منخفضًا للغاية ، تقريبًا مثل مولدات الحرارة التي تستخدم أنواعًا أخرى من الوقود.

أنواع الركام

التمثيل المرئي لخيارات تصميم المضخات الحرارية هو تصنيفها وفقًا لنوع المبرد على الخطوط الخارجية والداخلية للهيكل. يمكن للجهاز استقبال الطاقة من:

• تربة؛
• الماء (الخزان أو المصدر) ؛
• هواء.

داخل المنزل ، يمكن استخدام الطاقة الحرارية الناتجة في نظام التدفئة ، وكذلك لتسخين المياه أو لتكييف الهواء. لذلك ، هناك عدة أنواع من المضخات الحرارية حسب مزيج هذه العناصر والوظائف.

نظام مياه التربة

يعتبر تلقي الحرارة من الأرض أحد أكثر الطرق فعالية لهذا النوع من التسخين البديل ، نظرًا لأن درجة حرارة الأرض تظل ثابتة إلى حد ما على بعد حوالي خمسة أمتار من السطح ، وتتأثر قليلاً بالتغيرات في الظروف الجوية.

تستخدم المضخة الحرارية الأرضية مجسات خاصة موصلة للحرارة

كمبرد على الدائرة الخارجية ، يتم استخدام سائل خاص ، والذي يسمى عادة محلول ملحي. هذه تركيبة صديقة للبيئة.

المحيط الخارجي للمضخة الحرارية من الأرض إلى الماء مصنوع من أنابيب بلاستيكية. يمكنك وضعها في الأرض أفقيا أو رأسيا. في الحالة الأولى ، قد يكون العمل مطلوبًا على مساحة كبيرة ، من 25 إلى 50 مترًا مربعًا. م لكل كيلووات من طاقة المضخة. لا يمكن استخدام المساحات المخصصة لتركيب المجمع الأفقي لتلبية الاحتياجات الزراعية. يُسمح هنا فقط بوضع العشب أو زراعة النباتات المزهرة السنوية.

لبناء مجمع عمودي ، ستكون هناك حاجة لسلسلة من الآبار بعمق 50-150 مترًا. نظرًا لأن درجة حرارة الأرض أعلى وأكثر ثباتًا عند هذا العمق ، فإن مضخة الحرارة بمصدر الأرض تعتبر أكثر كفاءة. في هذه الحالة ، يتم استخدام مجسات عميقة خاصة لنقل الحرارة.

مضخة الماء إلى الماء

يمكن أن يكون الاختيار الفعال بنفس القدر هو المضخة الحرارية من الماء إلى الماء ، حيث تظل درجة حرارة الماء مرتفعة وثابتة في الأعماق الكبيرة. يمكن استخدام ما يلي كمصدر للطاقة الحرارية منخفضة الإمكانات:

• الخزانات المفتوحة (البحيرات والأنهار) ؛
• المياه الجوفية (الآبار ، الآبار) ؛
• مياه الصرف الصحي من الدورات التكنولوجية الصناعية (عكس إمدادات المياه).

لا توجد اختلافات جوهرية في تصميم المضخات الحرارية من الأرض إلى الماء أو من الماء إلى الماء. يتطلب إنشاء مضخة حرارية باستخدام طاقة الخزان المفتوح أقل التكاليف: يجب تزويد الأنابيب التي تحتوي على ناقل حراري بحمل ومغمورة في الماء. عند استخدام إمكانات المياه الجوفية ، ستكون هناك حاجة إلى تصميم أكثر تعقيدًا. قد يكون من الضروري بناء بئر إضافي لتصريف المياه التي تمر عبر المبادل الحراري.

يمكن أن يكون استخدام المضخة الحرارية من الماء إلى الماء في المياه المفتوحة مفيدًا جدًا

خيار عالمي بين الهواء والماء

من حيث الكفاءة ، تعد المضخة الحرارية من الهواء إلى الماء أدنى من الطرز الأخرى ، حيث يتم تقليل قوتها بشكل كبير في موسم البرد. ومع ذلك ، فإن تركيبه لا يتطلب أعمال حفر معقدة أو إنشاء آبار عميقة. من الضروري فقط اختيار المعدات المناسبة وتركيبها ، على سبيل المثال ، مباشرة على سطح المنزل.

يمكن تركيب المضخة الحرارية من الهواء إلى الماء بدون أعمال تركيب مكثفة

الميزة غير المشكوك فيها لهذا التصميم هي القدرة على إعادة استخدام الحرارة التي تترك الغرف مسخنة بواسطة المضخة الحرارية بهواء العادم أو الماء ، وكذلك في شكل دخان أو غاز ، إلخ. للتعويض عن نقص الطاقة في مضخة تسخين الهواء في الشتاء ، يجب توفير خيارات تسخين بديلة.

سيكون الخيار الأقل تكلفة هو المضخة الحرارية من الهواء إلى الهواء التي لا تتطلب العمل المعقد لنظام تسخين الماء الساخن التقليدي.

مضخات الحرارة - التصنيف

يمكن تشغيل المضخة الحرارية لتدفئة المنزل في نطاق درجات حرارة واسع - من -30 إلى +35 درجة مئوية. الأجهزة الأكثر شيوعًا هي الامتصاص (تنقل الحرارة من خلال مصدرها) والضغط (يحدث دوران مائع العمل بسبب الكهرباء). ومع ذلك ، فإن أجهزة الامتصاص الأكثر اقتصادا هي أغلى ثمنا ولها تصميم معقد.

تصنيف المضخات حسب نوع مصدر الحرارة:

1. الحرارة الأرضية. يأخذون الحرارة من الماء أو الأرض.
2. هواء. يأخذون الحرارة من الهواء.
3. حرارة ثانوية. يأخذون ما يسمى حرارة الإنتاج - المتولدة في الإنتاج وأثناء التسخين والعمليات الصناعية الأخرى.

يمكن أن يكون المبرد:

• مياه من خزان اصطناعي أو طبيعي ، مياه جوفية.
• فتيلة.
• الكتل الهوائية.
• مجموعات من الوسائط المذكورة أعلاه.

المضخة الحرارية الجوفية - مبادئ التصميم والتشغيل

تستخدم المضخة الحرارية الجوفية لتدفئة المنزل حرارة التربة ، والتي تختارها باستخدام مجسات رأسية أو مجمّع أفقي. توضع المجسات على عمق يصل إلى 70 مترًا ، ويقع المسبار على مسافة صغيرة من السطح. يعتبر هذا النوع من الأجهزة أكثر فاعلية ، نظرًا لأن مصدر الحرارة له درجة حرارة ثابتة عالية نسبيًا على مدار العام. لذلك ، من الضروري إنفاق طاقة أقل على نقل الحرارة.

المضخة الحرارية الجوفية

هذه المعدات باهظة الثمن للتركيب. ارتفاع تكلفة حفر الآبار. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون المساحة المخصصة للمجمع أكبر عدة مرات من مساحة المنزل أو الكوخ المدفأ.

من المهم أن تتذكر: لا يمكن استخدام الأرض التي يوجد بها المجمع لزراعة الخضروات أو أشجار الفاكهة - وستكون جذور النباتات فائقة البرودة

استخدام الماء كمصدر للحرارة

البركة هي مصدر كمية كبيرة من الحرارة. بالنسبة للمضخة ، يمكنك استخدام الخزانات غير المتجمدة من عمق 3 أمتار أو المياه الجوفية على مستوى عالٍ. يمكن تنفيذ النظام على النحو التالي: يتم وضع أنبوب المبادل الحراري ، المثقل بحمل بمعدل 5 كجم لكل متر طولي ، في قاع الخزان. طول الأنبوب يعتمد على لقطات المنزل. لغرفة مساحتها 100 متر مربع. الطول الأمثل للأنبوب 300 متر.

في حالة استخدام المياه الجوفية ، من الضروري حفر بئرين يقعان واحدًا تلو الآخر في اتجاه المياه الجوفية. توضع مضخة في البئر الأول لتزويد المبادل الحراري بالمياه. يدخل الماء المبرد البئر الثاني. هذا هو ما يسمى مخطط تجميع الحرارة المفتوحة. عيبها الرئيسي هو أن مستوى المياه الجوفية غير مستقر ويمكن أن يتغير بشكل كبير.

الهواء هو أكثر مصادر الحرارة التي يمكن الوصول إليها

في حالة استخدام الهواء كمصدر للحرارة ، فإن المبادل الحراري عبارة عن مشعاع يتم نفخه قسريًا بواسطة مروحة. إذا كانت المضخة الحرارية تعمل على تدفئة المنزل باستخدام نظام الهواء إلى الماء ، فإن المستخدم يستفيد مما يلي:

• إمكانية تدفئة المنزل كله. يتم تخفيف الماء ، الذي يعمل كناقل حراري ، من خلال أجهزة التسخين.
• مع الحد الأدنى من استهلاك الكهرباء - القدرة على تزويد السكان بالماء الساخن. هذا ممكن بسبب وجود مبادل حراري إضافي عازل للحرارة بسعة تخزين.
• يمكن استخدام المضخات من نفس النوع لتسخين المياه في حمامات السباحة.

مخطط تدفئة منزل بمضخة حرارية مصدر الهواء.

إذا كانت المضخة تعمل بنظام هواء إلى هواء ، فلن يتم استخدام أي ناقل حراري لتسخين الفضاء. يتم إنتاج التدفئة بواسطة الطاقة الحرارية المتلقاة. مثال على تنفيذ مثل هذا المخطط هو مكيف الهواء التقليدي الذي تم ضبطه على وضع التدفئة. اليوم ، جميع الأجهزة التي تستخدم الهواء كمصدر للحرارة تعتمد على العاكس. يقومون بتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر ، مما يوفر تحكمًا مرنًا في الضاغط وتشغيله دون توقف. وهذا يزيد من موارد الجهاز.

كيف تعمل المضخات الحرارية

يوجد في أي HP وسيط عمل يسمى المبرد. عادة ما يعمل الفريون بهذه الصفة ، في كثير من الأحيان - الأمونيا. يتكون الجهاز نفسه من ثلاثة مكونات فقط:

• المبخر؛
• ضاغط؛
• مكثف.

المبخر والمكثف هما خزانان يشبهان الأنابيب الطويلة المنحنية - الملفات. يتم توصيل المكثف في أحد طرفيه بمخرج الضاغط والمبخر بالمدخل. يتم ربط أطراف الملفات ويتم تثبيت صمام تخفيض الضغط عند التقاطع بينهما. يكون المبخر على اتصال - بشكل مباشر أو غير مباشر - بوسط المصدر ، بينما يكون المكثف على اتصال بنظام التدفئة أو نظام DHW.

كيف تعمل المضخة الحرارية

يعتمد تشغيل HP على الترابط بين حجم الغاز وضغطه ودرجة حرارته. إليك ما يحدث داخل الركام:

1. الأمونيا أو الفريون أو المبرد الآخر ، الذي يتحرك عبر المبخر ، يسخن من وسط المصدر ، على سبيل المثال ، إلى درجة حرارة +5 درجات.
2. بعد مرور المبخر ، يصل الغاز إلى الضاغط الذي يضخه في المكثف.
3. يتم وضع المبرد الذي يضخه الضاغط في المكثف بواسطة صمام تخفيض الضغط ، لذلك يكون ضغطه هنا أعلى منه في المبخر. كما تعلم ، مع زيادة الضغط ، تزداد درجة حرارة أي غاز. هذا هو بالضبط ما يحدث لغاز التبريد - فهو يسخن حتى 60-70 درجة. نظرًا لغسل المكثف بواسطة سائل التبريد المتداول في نظام التسخين ، يتم أيضًا تسخين الأخير.
4. من خلال صمام تخفيض الضغط ، يتم تفريغ المبرد في أجزاء صغيرة في المبخر ، حيث ينخفض ​​ضغطه مرة أخرى. يتمدد الغاز ويبرد ، وبما أنه فقد جزءًا من الطاقة الداخلية نتيجة لانتقال الحرارة في المرحلة السابقة ، تنخفض درجة حرارته إلى أقل من +5 درجات. بعد المبخر ، يسخن مرة أخرى ، ثم يتم ضخه في المكثف بواسطة الضاغط - وهكذا دواليك. علميًا ، تسمى هذه العملية دورة كارنو.

الميزة الرئيسية لـ HP هي أن الطاقة الحرارية مأخوذة من البيئة حرفيًا من أجل لا شيء. صحيح ، من أجل إنتاجه ، من الضروري إنفاق قدر معين من الكهرباء (للضاغط ومضخة الدوران / المروحة).

لكن HP لا تزال مربحة للغاية: لكل كيلو وات ساعة من الكهرباء المستهلكة ، من الممكن الحصول على 3 إلى 5 كيلووات ساعة من الحرارة.

تركيب السخان الكهربائي

تركيب مثل هذا الجهاز ليس بالأمر الصعب. من الممكن أن تفعل ذلك بيديك.

إذا كنا نتعامل مع جهاز مثبت على الحائط ، فحينئذٍ لتثبيته ، سيكون من الضروري حفر ثقوب في الحائط للمسامير.

حفر ثقوب في الجدار

عادة ما يتم وضع غلاية الأرضية على حوامل.بعد ذلك ، يجب توصيله بنظام التدفئة باستخدام أدوات التوصيل والمحولات.

مخطط توصيل المرجل الكهربائي

بعد الانتهاء من هذا العمل ، من الضروري سحب الماء إلى النظام وتشغيل الجهاز. إذا بدأت الأنابيب في التسخين ، فسيتم كل شيء بشكل صحيح. يمكنك مشاهدة وصف أكثر تفصيلاً لعملية التثبيت في الفيديو الموجود على موقعنا.

نأمل أن تكون الحجج المذكورة أعلاه قد أقنعتك بأن التدفئة الكهربائية يمكن أن تكون خيارًا مناسبًا ومريحًا للغاية لتدفئة منزل صيفي. ويمكنك التحقق من ذلك بناءً على تجربتك الخاصة عن طريق تركيب غلاية كهربائية.

خصائص ومبدأ العملية

في شكل مبسط ، جهاز المضخة مشابه جدًا لتصميم مكيف الهواء ، فقط على نطاق أوسع. لا يتطلب غلاية وقود. جوهر العمل - تقوم المضخة بنقل الحرارة من مصدر بشحنة صغيرة من الطاقة إلى سائل تبريد يتميز بدرجة حرارة مرتفعة.

في الواقع ، يعمل نظام البولي بروبلين على النحو التالي:

• يتم نقل الحامل الحراري إلى أنبوب مخفي في التربة أو في أي مكان آخر ، وتصبح درجة حرارته أعلى.
• يتم نقل المبرد إلى المبادل الحراري وينقل الطاقة إلى الدائرة.
• يوجد مادة تبريد في الغلاف الخارجي - وهي مادة ذات درجة غليان دنيا مع ضغط منخفض. في المبخر ، ترتفع درجة حرارة المبرد بشكل كبير ويتم تحويلها إلى غاز.

• يدور الغاز في الضاغط ، وتحت تأثير الضغط المتزايد يتم ضغطه وتسخينه.
• يتم نقل الغاز القابل للاحتراق إلى المكثف ، حيث تدخل الطاقة إلى الناقل الحراري لنظام التدفئة الداخلي.
• نتيجة لذلك ، يدخل المبرد ، الذي تنخفض درجة حرارته ، مرة أخرى في حالة سائلة.

تعمل هياكل التبريد وفقًا لمخطط مماثل ، لذلك يمكن استخدام بعض أنواع الأنظمة في الصيف بأمان كمكيفات هواء.

يتكون تصميم أجهزة التسخين المتطايرة من 3 مكونات رئيسية:

• ضاغط. مصمم لرفع درجة حرارة الأبخرة والضغط الذي يتكون بسبب غليان مادة التبريد. اليوم ، ضواغط التمرير التي يمكن تشغيلها في الصقيع شائعة. عناصر من هذا النوع تعمل بهدوء ، فهي مدمجة وخفيفة الوزن.
• المبخر. في ذلك ، يتم تحويل سائل التبريد إلى بخار ، وبعد ذلك يتم نقله نحو الضاغط.
• مكثف. يتم استخدامه لنقل الطاقة إلى دائرة معدات التدفئة.

لتشغيل المضخة ، تحتاج إلى الاتصال بالتيار الكهربائي ، لكن أداء وقوة هذا الجهاز أعلى بكثير من أداء السخان الكهربائي ، واستهلاك الكهرباء أقل. يعتمد معامل التسخين على نوع الجهاز.

مضخة حرارية من الهواء إلى الماء للمنزل

تتمثل إحدى ميزات أنظمة الهواء إلى الماء في الاعتماد القوي لدرجات حرارة المبرد في نظام التدفئة على درجة حرارة المصدر - الهواء الخارجي. تتغير كفاءة هذه المعدات باستمرار موسميًا وفي الظروف الجوية. يوضح هذا فرقًا كبيرًا بين أنظمة الطاقة الحرارية الجوية والمجمعات الحرارية الأرضية ، التي يكون تشغيلها مستقرًا طوال فترة الخدمة بأكملها ولا يعتمد على الظروف الخارجية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن المضخات الحرارية من الهواء إلى الماء قادرة على تسخين وتبريد الهواء الداخلي ، مما يجعلها مطلوبة في المناطق ذات الشتاء البارد نسبيًا والصيف الحار.بشكل عام ، يكون استخدام هذه الأنظمة أكثر فاعلية في المناطق الدافئة نسبيًا ، وبالنسبة للمناطق الشمالية ، يلزم استخدام وسائل إضافية للتدفئة (عادةً ما تستخدم السخانات الكهربائية).

كيف تعمل المضخات الحرارية من الهواء إلى الماء؟

تعتمد المضخة الحرارية من الهواء إلى الماء على مبدأ كارنو. بلغة أكثر قابلية للفهم ، يتم استخدام تصميم ثلاجة الفريون. يدور المبرد (الفريون) في نظام مغلق ، ويمر تباعاً عبر المراحل:

• التبخر مصحوبًا بتبريد قوي
• التسخين من حرارة الهواء الخارجي الداخل
• ضغط قوي ، حيث ترتفع درجة حرارته
• تكثيف السائل
• من خلال الخانق مع انخفاض حاد في الضغط والتبخر

من أجل الدوران الطبيعي لسائل التبريد ، من الضروري وجود مقصورتين - مبخر ومكثف. في الحالة الأولى ، تكون درجة الحرارة منخفضة (سالبة) ؛ وتستخدم الطاقة الحرارية من الهواء المحيط للتدفئة. يتم استخدام الحجرة الثانية لتكثيف مادة التبريد ونقل الطاقة الحرارية إلى الناقل الحراري لنظام التدفئة.

يتمثل دور الهواء الداخل في نقل الحرارة إلى المبخر ، حيث تكون درجة الحرارة منخفضة جدًا وتحتاج إلى زيادتها للضغط القادم. تتوفر الطاقة الحرارية للهواء حتى في درجات الحرارة السلبية ويتم تخزينها حتى تنخفض درجة الحرارة إلى الصفر المطلق. تسمح مصادر الطاقة الحرارية منخفضة الإمكانات بالحصول على كفاءة عالية للنظام ، ولكن عندما تنخفض درجة الحرارة الخارجية إلى -20 درجة مئوية أو -25 درجة مئوية ، يتوقف النظام ويتطلب توصيل مصدر تدفئة إضافي.

المميزات والعيوب

مزايا المضخات الحرارية من الهواء إلى الماء هي:

• سهل التركيب ، بدون حفر
• مصدر الطاقة الحرارية - الهواء - متوفر في كل مكان وهو متوفر ومجاني بالكامل. لا يتطلب النظام سوى مصدر طاقة لمعدات التدوير والضاغط والمروحة
• يمكن دمج المضخة الحرارية هيكليًا مع التهوية ، مما سيزيد بشكل كبير من كفاءة كلا النظامين
• نظام التدفئة صديق للبيئة وآمن من الناحية التشغيلية
• تشغيل النظام صامت تقريبًا ، ويمكن التحكم فيه بواسطة أنظمة التشغيل الآلي

عيوب المضخة الحرارية من الهواء إلى الماء هي:

• تطبيق محدود. تتطلب الطرازات المنزلية من HP توصيل أنظمة تدفئة إضافية بالفعل عند -7 درجة مئوية ، والتصاميم الصناعية قادرة على الحفاظ على درجات الحرارة منخفضة حتى -25 درجة مئوية ، وهي منخفضة للغاية بالنسبة لمعظم مناطق روسيا
• إن اعتماد كفاءة النظام على درجة الحرارة الخارجية يجعل النظام غير مستقر ويتطلب إعادة تشكيل مستمرة لأنماط التشغيل
• تتطلب المراوح والضواغط والأجهزة الأخرى مصدر طاقة ثابتًا

عند التخطيط لاستخدام نظام التدفئة والماء الساخن ، يجب مراعاة هذه الميزات.

حساب قدرة التركيب

يتم تقليل إجراء حساب قوة التثبيت لتحديد مساحة المنزل المراد تسخينه ، وحساب الكمية المطلوبة من الطاقة الحرارية واختيار المعدات التي تتوافق مع القيم التي تم الحصول عليها.ليس من المنطقي تقديم منهجية حسابية مفصلة ، لأنها معقدة للغاية وتتطلب معرفة العديد من المعلمات والمعاملات والقيم الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة إلى خبرة في إجراء مثل هذه الحسابات ، وإلا ستكون النتيجة خاطئة تمامًا.

لحل المشكلة ، يوصى باستخدام آلة حاسبة على الإنترنت موجودة على الشبكة. استخدامه سهل ، ما عليك سوى استبدال بياناتك في النوافذ والحصول على إجابة. إذا كنت في شك ، يمكن تكرار الحساب على مورد آخر من أجل الحصول على بيانات متوازنة.

مزايا وعيوب التكنولوجيا

أهم مزايا TN هي:

1. الربحية: لكل كيلو وات من الكهرباء المستهلكة ، تنتج HP من 3 إلى 5 كيلو واط من الحرارة. وهذا يعني أننا نتحدث عن تدفئة غير مبررة تقريبًا.
2. الصداقة والسلامة البيئية: لا يرتبط تشغيل HP بتكوين وإطلاق أي مواد خطرة على البيئة في الغلاف الجوي ، وغياب اللهب يجعل هذه التقنية آمنة تمامًا.
3. سهولة التشغيل: على عكس غلايات الغاز والوقود الصلب ، لا تحتاج HP إلى تنظيفها من السخام والسخام. ليس عليك أيضًا بناء مدخنة وصيانتها.

العيب الكبير لهذه التقنية هو التكلفة العالية للمعدات وأعمال التركيب.

لنقم بحساب بسيط. لمساحة 120 مترا مربعا. سيحتاج m إلى HP بسعة 120x0.1 = 12 كيلو واط (بمعدل 100 واط لكل 1 متر مربع). نموذج الدبلوماسي من Thermia بهذا الأداء يكلف حوالي 6.8 ألف يورو. سيكلف نموذج DUO لنفس الشركة المصنعة أقل قليلاً ، لكن تكلفته لا يمكن وصفها بأنها ديمقراطية: حوالي 5.9 ألف يورو.

مضخة حرارية Thermia Diplomat

حتى عند مقارنتها بأغلى أنواع التدفئة التقليدية - الكهربائية (4 روبل لكل منهما).لمدة 1 كيلوواط ساعة ، 3 أشهر - العمل بحمل كامل ، 3 أشهر - نصف) ، سيستغرق الاسترداد أكثر من 4 سنوات ، وهذا دون مراعاة تكلفة تركيب الدائرة الخارجية. في الواقع ، لا تعمل HP دائمًا مع الأداء المحسوب ، على التوالي ، وقد تكون فترة الاسترداد أطول.

الود والسلامة البيئية ↑

بالنسبة لأولئك الذين يهتمون بالسلامة البيئية لمنزلهم ، يمكن أن تكون المضخة الحرارية خيارًا مثاليًا لنظام تدفئة مريح ، حيث لا ينص مبدأ التشغيل على انبعاث مثل هذه المركبات الضارة مثل ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكبريت. ، أكاسيد النيتروجين في الغلاف الجوي.

أما فيما يتعلق باحتمال وقوع انفجار أو حريق ، فإنه لا وجود له مع العزل الطبيعي للأسلاك الكهربائية. وهو ما لا يقال للأسف عن غلايات الوقود السائل أو الغاز الطبيعي. تم تصميم نظام المضخة الحرارية بطريقة تجعل ارتفاع درجة حرارة أجزائه بما يكفي لإحداث انفجار أو اشتعال أمرًا مستحيلًا.

ما هي المضخة الحرارية وكيف تعمل؟

يشير مصطلح المضخة الحرارية إلى مجموعة من المعدات المحددة. تتمثل الوظيفة الرئيسية لهذه المعدات في تجميع الطاقة الحرارية ونقلها إلى المستهلك. يمكن أن يكون مصدر هذه الطاقة أي جسم أو وسيط بدرجة حرارة + 1 درجة مئوية وأكثر.

هناك أكثر من مصادر كافية للحرارة المنخفضة في بيئتنا. هذه هي النفايات الصناعية من الشركات ، ومحطات الطاقة الحرارية والنووية ، والصرف الصحي ، وما إلى ذلك لتشغيل المضخات الحرارية في مجال التدفئة المنزلية ، هناك حاجة إلى ثلاثة مصادر طبيعية للاستعادة بشكل مستقل - الهواء والماء والأرض.

تستمد المضخات الحرارية الطاقة من العمليات التي تحدث بانتظام في البيئة.لا يتوقف تدفق العمليات أبدًا ، لذلك يتم التعرف على المصادر على أنها لا تنضب وفقًا للمعايير البشرية.

يرتبط موردي الطاقة المحتملين الثلاثة المدرجين ارتباطًا مباشرًا بطاقة الشمس ، والتي ، عن طريق التسخين ، تعمل على تحريك الهواء والرياح وتنقل الطاقة الحرارية إلى الأرض. إن اختيار المصدر هو المعيار الرئيسي لتصنيف أنظمة المضخات الحرارية.

يعتمد مبدأ تشغيل المضخات الحرارية على قدرة الأجسام أو الوسائط على نقل الطاقة الحرارية إلى جسم أو بيئة أخرى. عادة ما يعمل مستلمو وموردو الطاقة في أنظمة المضخات الحرارية في أزواج.

لذلك هناك الأنواع التالية من المضخات الحرارية:

• الهواء هو الماء.
• الأرض ماء.
• الماء هو الهواء.
• الماء ماء.
• الأرض هواء.
• المياه المياه
• الهواء هو الهواء.

في هذه الحالة ، تحدد الكلمة الأولى نوع الوسيط الذي يأخذ منه النظام حرارة منخفضة الحرارة. يشير الثاني إلى نوع الناقل الذي تنتقل إليه هذه الطاقة الحرارية. لذلك ، في المضخات الحرارية الماء هو الماء ، والحرارة مأخوذة من البيئة المائية والسائل يستخدم كحامل للحرارة.

مضخات الحرارة حسب نوع التصميم هي محطات ضغط البخار. يستخرجون الحرارة من المصادر الطبيعية ويعالجونها وينقلونها إلى المستهلكين (+)

تستخدم المضخات الحرارية الحديثة ثلاثة مصادر رئيسية للطاقة الحرارية. هذه هي التربة والماء والهواء. أبسط هذه الخيارات هو مضخة حرارة مصدر الهواء. ترتبط شعبية هذه الأنظمة بتصميمها البسيط إلى حد ما وسهولة تركيبها.

ومع ذلك ، على الرغم من هذه الشعبية ، فإن هذه الأصناف لها إنتاجية منخفضة نوعًا ما.بالإضافة إلى ذلك ، فإن الكفاءة غير مستقرة وتعتمد على التقلبات الموسمية في درجات الحرارة.

مع انخفاض درجة الحرارة ، ينخفض ​​أداؤها بشكل كبير. يمكن اعتبار هذه المتغيرات من المضخات الحرارية كإضافة إلى المصدر الرئيسي الحالي للطاقة الحرارية.

تعتبر خيارات المعدات التي تستخدم حرارة الأرض أكثر كفاءة. تستقبل التربة وتتراكم الطاقة الحرارية ليس فقط من الشمس ، بل يتم تسخينها باستمرار بواسطة طاقة نواة الأرض.

أي أن التربة هي نوع من تراكم الحرارة ، قوتها عمليا غير محدودة. علاوة على ذلك ، فإن درجة حرارة التربة ، خاصة عند عمق معين ، ثابتة وتتقلب ضمن حدود غير مهمة.

نطاق الطاقة المتولدة عن المضخات الحرارية:

يعد ثبات درجة حرارة المصدر عاملاً مهمًا في التشغيل المستقر والفعال لهذا النوع من معدات الطاقة. الأنظمة التي تكون فيها البيئة المائية هي المصدر الرئيسي للطاقة الحرارية لها خصائص متشابهة. يقع مجمع هذه المضخات إما في البئر ، حيث يوجد في طبقة المياه الجوفية ، أو في الخزان.

يتراوح متوسط ​​درجة الحرارة السنوية لمصادر مثل التربة والمياه من +7 درجة مئوية إلى +12 درجة مئوية. درجة الحرارة هذه كافية تمامًا لضمان التشغيل الفعال للنظام.

الأكثر كفاءة هي المضخات الحرارية التي تستخرج الطاقة الحرارية من مصادر ذات مؤشرات درجة حرارة ثابتة ، أي من الماء والتربة