مضخة حرارية للتدفئة المنزلية. مضخات حرارية للتدفئة المنزلية. إيجابيات وسلبيات المضخات الحرارية

يهتم المزيد والمزيد من مستخدمي الإنترنت بطرق التدفئة البديلة: مضخات حرارية.

بالنسبة لمعظم الناس ، هذه تقنية جديدة تمامًا وغير معروفة ، وهذا هو سبب طرح أسئلة مثل: "ما هي؟" ، "كيف تبدو المضخة الحرارية؟" ، "كيف تعمل المضخة الحرارية؟" إلخ.

سنحاول هنا تقديم إجابات بسيطة وسهلة الوصول لكل هذه الأسئلة والعديد من الأسئلة الأخرى المتعلقة بمضخات الحرارة.

ماهى المضخة الحراريه؟

مضخة الحرارة- جهاز (بمعنى آخر ، "غلاية حرارية") يستخرج منه الحرارة المشتتة بيئة(تربة أو ماء أو هواء) وتنقله إلى دائرة التدفئة في منزلك.

بفضل أشعة الشمس ، التي تدخل الغلاف الجوي باستمرار وإلى سطح الأرض ، هناك إطلاق مستمر للحرارة. هذه هي الطريقة التي سطح الأرض على مدار السنةيستقبل الطاقة الحرارية.

يمتص الهواء جزئيًا الحرارة من طاقة أشعة الشمس. تمتص الأرض ما تبقى من الطاقة الحرارية الشمسية بالكامل تقريبًا.

بالإضافة إلى ذلك ، توفر الحرارة الجوفية من أحشاء الأرض باستمرار درجة حرارة التربة + 8 درجة مئوية (تبدأ من عمق 1.5-2 متر وما دون). حتى في فصول الشتاء الباردة ، تظل درجة الحرارة في عمق الخزانات في حدود +4-6 درجة مئوية.

هذه الحرارة المنخفضة المحتملة للتربة والماء والهواء هي التي تنقل المضخة الحرارية من البيئة إلى دائرة التدفئة في منزل خاص ، بعد أن رفعت سابقًا مستوى درجة حرارة الناقل الحراري إلى + 35-80 درجة مئوية المطلوبة.

فيديو: كيف تعمل مضخة تسخين المياه الجوفية؟

ماذا تفعل المضخة الحرارية؟

مضخات حرارية - الآلات الحرارية، والتي تم تصميمها لإنتاج الحرارة باستخدام الدورة الحرارية العكسية. نقل الطاقة الحرارية من مصدر ذي درجة حرارة منخفضة إلى نظام تسخين بدرجة حرارة أعلى. أثناء تشغيل المضخة الحرارية ، لا تتجاوز تكاليف الطاقة كمية الطاقة المنتجة.

يعتمد تشغيل المضخة الحرارية على دورة ديناميكية حرارية عكسية (دورة كارنو العكسية) ، تتكون من اثنين من متساوي الحرارة واثنين من الأديابات ، ولكن على عكس الدورة الديناميكية الحرارية المباشرة (دورة كارنو المباشرة) ، تستمر العملية في الاتجاه المعاكس: عكس اتجاه عقارب الساعة.

في دورة كارنو العكسية ، تعمل البيئة كمصدر بارد للحرارة. عندما تعمل المضخة الحرارية ، فإن الحرارة بيئة خارجيةبسبب أداء العمل ، يتم نقله إلى المستهلك ، ولكن بدرجة حرارة أعلى.

يمكن نقل الحرارة من الجسم البارد (تربة ، ماء ، هواء) فقط بتكلفة العمل (في حالة المضخة الحرارية ، تكلفة الطاقة الكهربائية لتشغيل الضاغط ، ومضخات الدوران ، وما إلى ذلك) أو عملية تعويض أخرى.

يمكن أيضًا تسمية المضخة الحرارية "ثلاجة في الاتجاه المعاكس" ، نظرًا لأن المضخة الحرارية هي نفس آلة التبريد ، على عكس الثلاجة فقط ، تأخذ المضخة الحرارية الحرارة من الخارج وتنقلها إلى الغرفة ، أي أنها تسخن الغرفة (تبرد الثلاجة عن طريق سحب الحرارة من حجرة التبريد وإلقائها من خلال المكثف).

كيف تعمل المضخة الحرارية؟

تحدث الآن عن كيفية عمل المضخة الحرارية. لفهم كيفية عمل المضخة الحرارية ، نحتاج إلى فهم بعض الأشياء.

1. المضخة الحرارية قادرة على استخلاص الحرارة حتى في درجات حرارة تحت الصفر.

لا يستطيع معظم مالكي المنازل في المستقبل فهم مبدأ التشغيل (من حيث المبدأ ، أي مضخة حرارية لمصدر الهواء) ، لأنهم لا يفهمون كيف يمكن استخلاص الحرارة من الهواء عند درجات حرارة متجمدة في الشتاء. دعنا نعود إلى أساسيات الديناميكا الحرارية ونتذكر تعريف الحرارة.

حرارة- شكل من أشكال حركة المادة ، وهو عبارة عن حركة عشوائية للجسيمات المكونة للجسم (ذرات ، جزيئات ، إلكترونات ، إلخ).

حتى عند 0 درجة مئوية (صفر درجة مئوية) ، عندما يتجمد الماء ، لا يزال هناك دفء في الهواء. إنه أقل بكثير ، على سبيل المثال ، عند درجة حرارة + 36 درجة مئوية ، ولكن مع ذلك ، عند درجة حرارة الصفر وفي درجات الحرارة السلبية ، تحدث حركة الذرات ، مما يعني إطلاق الحرارة.

تتوقف حركة الجزيئات والذرات تمامًا عند درجة حرارة -273 درجة مئوية (ناقص مائتين وثلاثة وسبعين درجة مئوية) ، وهو ما يتوافق مع درجة حرارة الصفر المطلق (صفر درجة على مقياس كلفن). أي ، حتى في فصل الشتاء ، في درجات حرارة دون الصفر ، توجد حرارة منخفضة في الهواء يمكن استخلاصها ونقلها إلى المنزل.

2. السائل العامل في المضخات الحرارية عبارة عن مادة تبريد (فريون).

ما هو المبرد؟ المبردات- مادة العمل في المضخة الحرارية ، والتي تأخذ الحرارة من الجسم المبرد أثناء التبخر وتنقل الحرارة إلى وسط العمل (على سبيل المثال ، الماء أو الهواء) أثناء التكثيف.

خصوصية المبردات هي أنها قادرة على الغليان في درجات حرارة سالبة ومنخفضة نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتغير المبردات من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية والعكس صحيح. يتم امتصاص الحرارة أثناء الانتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية (التبخر) ، وخلال الانتقال من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة (التكثيف) يتم نقل الحرارة (فصل الحرارة).

3. تشغيل المضخة الحرارية ممكن بسبب مكوناتها الأربعة الرئيسية.

لفهم مبدأ تشغيل المضخة الحرارية ، يمكن تقسيم أجهزتها إلى 4 عناصر رئيسية:

1. ضاغطوالذي يقوم بضغط مادة التبريد لزيادة ضغطها ودرجة حرارتها.
2. صمام توسع- صمام التمدد الثرموستاتي ، والذي يقلل بشكل حاد من ضغط المبرد.
3. المبخر- مبادل حراري حيث يمتص المبرد ذو درجة الحرارة المنخفضة الحرارة من البيئة.
4. مكثف- مبادل حراري يقوم فيه المبرد الساخن بالفعل ، بعد الضغط ، بنقل الحرارة إلى وسط عمل دائرة التسخين.

هذه المكونات الأربعة هي التي تسمح للمبردات بإنتاج مضخات التبريد والحرارة لإنتاج الحرارة. من أجل فهم كيفية عمل كل مكون من مكونات المضخة الحرارية وسبب الحاجة إليها ، نقترح مشاهدة مقطع فيديو حول مبدأ تشغيل مضخة حرارة مصدر الأرض.

بالفيديو: مبدأ تشغيل المضخة الحرارية للمياه الجوفية

كيف تعمل المضخة الحرارية

سنحاول الآن وصف كل مرحلة من مراحل تشغيل المضخة الحرارية بالتفصيل. كما ذكرنا سابقًا ، يعتمد تشغيل المضخات الحرارية على الدورة الديناميكية الحرارية. هذا يعني أن تشغيل المضخة الحرارية يتكون من عدة خطوات دورة تتكرر مرارًا وتكرارًا في تسلسل معين.

يمكن تقسيم دورة تشغيل المضخة الحرارية إلى المراحل الأربع التالية:

1. امتصاص الحرارة من البيئة (غليان المبرد).

يستقبل المبخر (المبادل الحراري) المبرد ، وهو في حالة سائلة وضغط منخفض. كما نعلم بالفعل ، في درجات الحرارة المنخفضة ، يكون المبرد قادرًا على الغليان والتبخر. عملية التبخر ضرورية للمادة لامتصاص الحرارة.

وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ، تنتقل الحرارة من جسم ذي درجة حرارة عالية إلى جسم ذي درجة حرارة منخفضة. في هذه المرحلة من تشغيل المضخة الحرارية ، يقوم المبرد ذو درجة الحرارة المنخفضة ، الذي يمر عبر المبادل الحراري ، بأخذ الحرارة من المبرد (المحلول الملحي) ، الذي كان يرتفع سابقًا من الآبار ، حيث يزيل الحرارة المنخفضة الدرجة من التربة (في حالات مضخات الحرارة الأرضية المصدر Grunt-Water).

الحقيقة هي أن درجة حرارة التربة تحت الأرض في أي وقت من السنة هي +7-8 درجة مئوية. أثناء الاستخدام ، يتم تثبيت مجسات رأسية ، يتم من خلالها تدوير المحلول الملحي (ناقل الحرارة). تتمثل مهمة المبرد في التسخين إلى أقصى درجة حرارة ممكنة أثناء الدوران من خلال مجسات عميقة.

عندما يأخذ المبرد الحرارة من الأرض ، فإنه يدخل في المبادل الحراري للمضخة الحرارية (المبخر) حيث "يلتقي" مع المبرد ، الذي يكون بدرجة حرارة منخفضة. ووفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ، يحدث انتقال الحرارة: يتم نقل الحرارة من محلول ملحي أكثر تسخينًا إلى مبرد أقل تسخينًا.

انه جدا نقطة مهمة: يمكن امتصاص الحرارة أثناء تبخر المادةعلى العكس من ذلك ، يتم إطلاق الحرارة أثناء التكثيف. أثناء تسخين المبرد من المبرد ، فإنه يغير حالة طورته: ينتقل المبرد من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية (تحدث عملية غليان المبرد ، ويتبخر).

يمر من خلال المبخر المبرد في المرحلة الغازية. لم يعد هذا سائلًا ، ولكنه غاز يمتص الحرارة من المبرد (محلول ملحي).

2. ضغط المبرد بضاغط.

في المرحلة التالية ، يدخل المبرد في الحالة الغازية إلى الضاغط. هنا ، يقوم الضاغط بضغط الفريون ، والذي ، بسبب الزيادة الحادة في الضغط ، يسخن إلى درجة حرارة معينة.

يعمل ضاغط الثلاجة المنزلية التقليدية بطريقة مماثلة. الاختلاف الوحيد المهم بين ضاغط الثلاجة وضاغط مضخة الحرارة هو الأداء المنخفض بشكل ملحوظ.

فيديو: كيف تعمل ثلاجة مع ضاغط

3. نقل الحرارة إلى نظام التدفئة (التكثيف).

بعد أن يتم ضغطه في الضاغط ، يدخل المبرد ، الذي يحتوي على درجة حرارة عالية ، إلى المكثف. في هذه الحالة ، يكون المكثف أيضًا مبادلًا حراريًا ، حيث يتم ، أثناء التكثيف ، نقل الحرارة من المبرد إلى وسيط عمل دائرة التسخين (على سبيل المثال ، الماء في نظام التدفئة تحت الأرضية ، أو مشعات التدفئة).

في المكثف ، يتغير المبرد من الطور الغازي إلى الطور السائل. هذه العملية مصحوبة بإطلاق الحرارة ، والتي تستخدم لنظام التدفئة في المنزل وإمدادات المياه الساخنة (DHW).

4. خفض ضغط المبرد (التمدد).

الآن يحتاج المبرد السائل إلى الاستعداد لتكرار دورة العمل. للقيام بذلك ، يمر المبرد عبر الفتحة الضيقة لصمام التمدد الحراري (صمام التمدد). بعد "الدفع" عبر فتحة خانق ضيقة ، يتمدد المبرد ، ونتيجة لذلك تنخفض درجة حرارته وضغطه.

هذه العملية يمكن مقارنتها برش الهباء الجوي من العلبة. بعد الرش ، تصبح العلبة أكثر برودة لفترة قصيرة. أي أنه كان هناك انخفاض حاد في ضغط الهباء الجوي بسبب الدفع للخارج ، كما تنخفض درجة الحرارة وفقًا لذلك.

الآن يقع المبرد تحت ضغط من هذا القبيل بحيث يمكنه الغليان والتبخر ، وهو أمر ضروري لنا لامتصاص الحرارة من المبرد.

تتمثل مهمة TRV (صمام التنظيم الحراري) في تقليل ضغط الفريون عن طريق توسيعه عند الخروج من فتحة ضيقة. الآن أصبح الفريون جاهزًا للغلي مرة أخرى وامتصاص الحرارة.

تتكرر الدورة مرة أخرى حتى يتلقى نظام التدفئة ونظام DHW الكمية المطلوبة من الحرارة من المضخة الحرارية.

اليوم ، العالم المتحضر بأكمله يكافح من أجل توفير موارد الطاقة. بالطبع ، لم ينجح أحد حتى الآن في إنشاء آلة دائمة الحركة ، ولكن تم بالفعل العثور على مصدر ثابت عمليًا لإمداد الحرارة. هذه هي بيئتنا:

• أجواء؛
• التربة؛
• المياه الجوفية؛
• الخزانات الطبيعية.

يبقى السؤال الوحيد: كيف يمكنك تجميع الحرارة من البيئة الخارجية وتوجيهها للاحتياجات الداخلية؟

لهذه الأغراض ، يتم استخدام وحدة مثل المضخة الحرارية. في الواقع ، كثير من المتعلمين تقنيًا يعرفون ذلك بالفعل - يتم تنفيذه في أي نظام تبريد أو مناخ حديث.

علاوة على ذلك ، فهي تعمل في هذه الوحدة بالطريقة الأكثر مباشرة: في وضع التسخين ، تتراكم الحرارة الخارجية في الغلاف الجوي ، وتحويلها إلى أجهزة نقل الحرارة الداخلية - مشعات التهوية.

يجب أن يلاحظ على الفور أنه عن طريق مثل هذا الجهاز ، فإن تسخين أي أماكن معزولة سيكون فعالاً عندما تزيد درجة حرارة مصدر الحرارة عن درجة واحدة مئوية.

مبدأ تشغيل هذه الوحدة أساسي على قانون كارنو. تعتمد على تراكم الطاقة الحرارية منخفضة الإمكانات بواسطة المبرد مع نقله لاحقًا إلى المستهلك.

1. يتم تسخين سائل التبريد عند درجة حرارة منخفضة بواسطة مصادر خارجية- التربة ، الآبار العميقة ، الخزانات الطبيعية ، أثناء المرور في حالة التجمع الغازي.
2. أجبر مضغوط بواسطة الضاغط ، مع تسخين أكثر، ومرة ​​أخرى يكتسب حالة سائلة ، مع إطلاق كل الطاقة الحرارية المتراكمة في مشعات التدفئة.
3. تتكرر الدورة- يدخل المبرد السائل مرة أخرى إلى الدائرة الخارجية للنظام ، حيث يتبخر مشحونًا بالطاقة الحرارية من مصادر الحرارة الخارجية.

في هذه الحالة ، يتم استهلاك الكهرباء المطلوبة فقط للضغط والتداول في نظام التبريد ، أي أن التسخين الداخلي يتم تنفيذه بالطريقة الأكثر اقتصادا.

أنواع المضخات الحرارية

هناك ثلاثة تعديلات رئيسية لمضخات الحرارة:

• • • "المياه المياه"؛
    • "ماء طينية"؛
    • "ماء هواء".

مولدات الحرارة من صنف "ماء - ماء"

اليوم ، تستخدم وحدات المضخات الحرارية على نطاق واسع في البلدان المتقدمة للغاية في أوروبا. على سبيل المثال، في هولندا ، يتم تسخين مستوطنات منزلية بأكملها باستخدام هذا المبادل الحراري، بسبب وفرة مناجم الطاقة الحرارية الجوفية المليئة بالماء بدرجة حرارة ثابتة تبلغ 32 درجة مئوية. وهذا عمليا مصدر غير مبرر للحرارة.

اختلاف مماثل لتوليد الحرارة
المعدات تسمى "الماء - الماء". تشمل هذه الفئة أي نوع من الأنظمة الحرارية التي تستخدم الوسائط السائلة كمصادر للطاقة الحرارية.

عادة ، يتم تنفيذ مبدأ العملية هذا على النحو التالي:

• يتم توفير الماء الدافئ من البئر إلى الخارج، وبعد ذلك يتم تصريفها في بئر آخر أو في خزان قريب.
• المبرد مثبت على قاع خزان غير متجمد. وهي مصنوعة من أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ أو المعدن من البلاستيك. علاوة على ذلك ، غالبًا ما يستخدم الفريون لتوفير المبردات باهظة الثمن دائرة وسيطة لسائل التبريد مملوءة بـ "مانع التجمد"- محلول مضاد للتجمد أو جليكول (مضاد للتجمد).

تختلف تكلفة وحدات الماء إلى الماء اختلافًا كبيرًا وتعتمد ، أولاً وقبل كل شيء ، على قدرة توليد الحرارة وبلد المنشأ.

لذا، أصغر وحدة إنتاج روسيقادرة على تطوير الحرارية قوة 6 كيلوواط ، سيكلف ما يقرب من 2000 دولار، والمعدات الصناعية ذات الضاغطين بسعة تزيد عن 100 كيلو وات ستكلف ما يقرب من ثلاثين ألف دولار الولايات المتحدة الأمريكية.

وحدات الهواء إلى الماء

عند استخدامها كمصدر للطاقة الحرارية للغلاف الجوي أو لأشعة الشمستعتبر المضخة الحرارية فئة هواء إلى ماء. في هذه الحالة ، غالبًا ما يتم تثبيت مروحة دائرية على المبادل الحراري الخارجي ، والذي يقوم أيضًا بنفخ الهواء الخارجي الدافئ.

تبدأ تكلفة جهاز تسخين الهواء بقدرة 18 كيلووات من هذه الفئة ، روسي الصنع ، من 5000 دولار ، وبالنسبة للمعدات التي تبلغ 12 كيلووات من شركة فوجيتسو اليابانية ، سيتعين على المستهلك دفع ما يقرب من 9000 دولار.

فئة المعدات "التربة - الماء"

هناك أيضًا اختلاف يستخدم مصدر طاقة حرارية إمكانات مخزنة في الأرض.
هناك نوعان من هذه الهياكل: الرأسي والأفقي.

• عمودي- تصميم مجمع الحرارة خطي. الجميع يتم وضع النظام في خنادق عمودية بعمق 20 ... 100 متر.
• أفقي- تصميم المجمع الخارجي ، وعادة ما يتم وضع الأنابيب المعدنية والبلاستيكية الملفوفة حلزونيا 2… 4m خنادق أفقية. وفي هذه الحالة ، كلما زاد عمق المشتت الحراري الخارجي ، زادت فعالية التسخين "من الأرض".

سعر وحدات فئة "تربة - ماء" يمكن مقارنته بالمعدات ذات السعة نفسها لفئة "الماء - الماء" ويبدأ من العلامة في ألفي دولار أمريكي لمضخة ستة كيلووات.

إيجابيات وسلبيات نظام التدفئة القائم على المضخة الحرارية

تشمل الخصائص الإيجابية لمضخات الحرارة ما يلي:

إعادة النظر:في العام الماضي ، اشتريت مضخة تسخين الهواء والماء أحادية الكتلة لتدفئة منزل ريفي. باهظة الثمن بالطبع ، لكني آمل أن تؤتي ثمارها في غضون 10 سنوات. قام المورد بتركيب المضخة بنفسه وربطها بنظام التدفئة ، كل شيء يعمل تقريبًا بدون مشاركتي. سعيد بالاختيار.

تشمل عيوب المضخة الحرارية ما يلي:

• تكلفة تركيب عالية. للتشغيل العادي للمعدات الحرارية ، من الضروري بذل جهود كبيرة - لحفر خنادق طويلة ، أو حفر آبار عميقة ، أو غالبًا التغلب على مسافات كبيرة للوصول إلى أقرب خزان.
• الحاجة إلى جودة تنفيذ النظام. يمكن أن يؤدي أدنى تسرب لسائل التبريد أو المبرد الوسيط إلى إبطال كل الجهود. لذلك ، عند وضع مخطط لأي اختلاف ، من الضروري استخدام العمالة من المتخصصين المؤهلين حصريًا ، وأثناء تشغيل النظام ، والقضاء على مخاطر خفض الضغط.

مضخة الحرارة DIY. التجميع والتركيب

بالطبع ، الاستثمار الأولي في تنظيم التدفئة المنزلية وفقًا لهذه التكنولوجيا مرتفع للغاية. لذلك ، فإن العديد من الأشخاص العاديين المهتمين بهذا النظام الاقتصادي الفائق لديهم رغبة في الادخار قليلاً على الأقل من خلال بنائه بأنفسهم.

لهذا تحتاج:

• شراء ضاغط. أي وحدة قابلة للتطبيق من نظام تكييف الهواء المنفصل المنزلي ستفي بالغرض.
• بناء مكثف. في أبسط الحالات ، يمكن أن تكون عادية خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ ، حجمه 100 لتر. يتم قطعه إلى نصفين ، يتم تثبيت ملف أنبوب نحاسي بقطر صغير بداخله. يجب ألا يقل سمك جدار الملف عن ملليمتر واحد. بعد فك الملف ، من الضروري إعادة لحام الخزان إلى هيكل متكامل ، مع مراعاة شروط الضيق.
• قم بتجميع المبخر. يمكن أن تكون أيضًا حاوية بلاستيكية 60-80 لترًا بها أنبوب بوصة واحدة مدمجة فيه.
• لتنظيم محيط خارجي يقع في الأرض ، من الأفضل استخدام الحديث- إنها أكثر متانة من المعدن الكلاسيكي وتركيبها أكثر موثوقية وأسرع.

يبقى فقط دعوة سيد معدات التبريد ، بحيث يقوم ، باستخدام معدات متخصصة ، بإغلاق جميع مفاصل النظام نوعياً ويملأها بالفريون.

شاهد فيديو تركيب المضخة الحرارية Daikin Altherma:

هذا يكتمل تركيب وحدة توليد الحرارة. يمكنك الاستمتاع بجميع مزاياها ، وأهمها الاستهلاك المنخفض لمورد الطاقة - الكهرباء ذات القدرة الكبيرة على توليد الحرارة.

اليوم ، موضوع تدفئة ما يسمى بالقطاع الخاص مهم للغاية. كما تظهر الممارسة ، لا يوجد دائمًا خط أنابيب غاز هناك ، لذلك يضطر الناس للبحث عن مصادر بديلة للحرارة. دعنا نتحدث في هذا المقال عن المضخة الحرارية الأرضية أو ، كما يطلق عليها في الحياة اليومية ، المضخة الحرارية. مبدأ تشغيل هذه الوحدة غير معروف للجميع ، تمامًا مثل تصميمها. مع هذه اللحظات سنحاول معرفة ذلك.

ماذا تريد ان تعرف؟

يمكنك القول أنه نظرًا لأن المضخات الحرارية فعالة جدًا ، فلماذا تكون نادرة جدًا. الأمر كله يتعلق بالتكلفة العالية للمعدات والتركيب. لهذا السبب البسيط ، يرفض الكثيرون هذا الحل ويختارون ، على سبيل المثال ، غلايات تعمل بالكهرباء أو الفحم. ومع ذلك ، لا ينبغي تجاهل هذا الخيار لأسباب عديدة ، والتي سنناقشها بالتأكيد في هذه المقالة. تصبح مضخات الحرارة بعد التركيب اقتصادية للغاية ، حيث تستخدم طاقة التربة. المضخة الحرارية الأرضية 3 في 1. فهي لا تجمع فقط غلاية التدفئة ونظام الماء الساخن ، ولكن أيضًا مكيف الهواء. دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذا الجهاز ونأخذ في الاعتبار جميع نقاط القوة والضعف فيه.

مبدأ تشغيل الوحدة

مبدأ تشغيل المضخة الحرارية للتدفئة هو استخدام فرق الجهد في الطاقة الحرارية. هذا هو السبب في أنه يمكن استخدام هذه المعدات في أي بيئة. الشيء الرئيسي هو أن درجة حرارته يجب أن لا تقل عن 1 درجة مئوية.

لدينا سائل تبريد يتحرك عبر خط الأنابيب ، حيث يتم تسخينه في الواقع بمقدار 2-5 درجات. بعد ذلك ، يدخل المبرد إلى المبادل الحراري (الدائرة الداخلية) ، حيث ينبعث منه الطاقة المجمعة. في هذا الوقت ، يوجد مبرد في الدائرة الخارجية بدرجة غليان منخفضة. وفقًا لذلك ، يتحول إلى غاز. عند دخول الضاغط ، يتم ضغط الغاز ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته. ثم يذهب الغاز إلى المكثف ، حيث يفقد حرارته ، ويعطيها لنظام التدفئة. يصبح المبرد سائلاً ويتدفق مرة أخرى إلى الدائرة الخارجية.

باختصار عن أنواع المضخات الحرارية

العديد من التصاميم الشائعة لمضخات الطاقة الحرارية الأرضية معروفة اليوم. ولكن على أي حال ، يمكن مقارنة مبدأ تشغيلهم بتشغيل معدات التبريد. لهذا السبب ، بغض النظر عن النوع ، يمكن استخدام المضخة كمكيف هواء في الصيف. لذلك ، يتم تصنيف المضخات الحرارية وفقًا لمكان استخلاص الحرارة منها:

• من الأرض؛
• من الخزان
• من الهواء.

النوع الأول هو الأكثر تفضيلاً في المناطق الباردة. الحقيقة هي أن درجة حرارة الهواء غالبًا ما تنخفض إلى -20 وما دون (على سبيل المثال ، الاتحاد الروسي) ، لكن عمق تجميد التربة عادة ما يكون ضئيلًا. أما الخزانات فهي ليست في كل مكان ولا ينصح باستخدامها. في أي حال ، من الأفضل اختيار مضخة حرارية ذات مصدر أرضي لتدفئة المنزل. لقد أخذنا في الاعتبار مبدأ تشغيل الوحدة قليلاً ، لذلك ننتقل.

"التربة والمياه": ما هي أفضل طريقة لوضعها؟

يعتبر الحصول على الحرارة من الأرض هو الأنسب والعقلانية. هذا يرجع إلى حقيقة أنه على عمق 5 أمتار لا توجد تقلبات في درجات الحرارة. يستخدم سائل خاص كحامل حرارة. يطلق عليه محلول ملحي. إنها صديقة للبيئة تمامًا.

بالنسبة لطريقة التنسيب ، أي أفقيًا وعموديًا. النوع الأول يتميز بحقيقة أن الأنابيب البلاستيكية التي تمثل المحيط الخارجي موضوعة أفقياً على المنطقة. هذا يمثل مشكلة كبيرة ، حيث يجب تنفيذ أعمال التمديد على مساحة 25-50 مترًا مربعًا. في حالة الترتيب الرأسي يتم حفر الآبار العمودية بعمق 50-150 متر. كلما تم وضع المجسات بشكل أعمق ، زادت كفاءة المضخة الحرارية الجوفية. لقد نظرنا بالفعل في مبدأ التشغيل ، والآن دعنا نتحدث عن التفاصيل المهمة.

المضخة الحرارية "ماء - ماء": مبدأ التشغيل

أيضًا ، لا تتجاهل على الفور إمكانية استخدام الطاقة الحركية للمياه. الحقيقة هي أنه في الأعماق الكبيرة تظل درجة الحرارة مرتفعة للغاية وتتغير في نطاقات صغيرة ، على كل حال. يمكنك الذهاب بعدة طرق واستخدام:

• المسطحات المائية المفتوحة مثل الأنهار والبحيرات.
• المياه الجوفية (بئر جيد).
• الدورات الصناعية لمياه الصرف الصحي (الإمداد العكسي بالمياه).

من الناحية الاقتصادية والفنية ، من الأسهل إنشاء مضخة حرارية أرضية في خزان مفتوح. في الوقت نفسه ، لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية في التصميم بين مضخات "من التربة إلى الماء" ومضخة "الماء إلى الماء". في الحالة الأخيرة ، يتم تزويد الأنابيب المغمورة في خزان مفتوح بشحنة. فيما يتعلق باستخدام المياه الجوفية ، فإن التصميم والتركيب أكثر تعقيدًا. من الضروري تخصيص بئر منفصل لتصريف المياه.

مبدأ تشغيل المضخة الحرارية من الهواء إلى الماء

يعتبر هذا النوع من المضخات من أقل المضخات كفاءة لعدد من الأسباب. أولاً ، خلال موسم البرد ، تنخفض درجة حرارة الكتل الهوائية بشكل كبير. في النهاية ، هذا يؤدي إلى انخفاض في قوة المضخة. قد لا تكون قادرة على التعامل مع تدفئة منزل كبير. ثانيًا ، التصميم أكثر تعقيدًا وأقل موثوقية. ومع ذلك ، يتم تقليل تكاليف التركيب والصيانة بشكل كبير. هذا يرجع إلى حقيقة أنك لا تحتاج إلى خزان أو بئر ولا تحتاج إلى حفر خنادق للأنابيب في كوخ صيفي.

يتم وضع النظام على سطح مبنى أو في آخر مكان مناسب. من الجدير بالذكر أن هذا التصميم له ميزة إضافية واحدة. تتمثل في إمكانية استخدام غازات العادم ، الهواء الذي يخرج من الغرفة مرة أخرى. هذا يمكن أن يعوض عن الطاقة غير الكافية للمعدات في الشتاء.

مضخات جو-جو والمزيد

مثل هذه التركيبات هي أندر من "الهواء إلى الماء" ، والتي لها عدد من الأسباب. كما قد تكون خمنت ، في حالتنا ، يتم استخدام الهواء كحامل حرارة ، يتم تسخينه بواسطة كتلة هوائية أكثر دفئًا من البيئة. هناك عدد كبير من عيوب مثل هذا النظام ، تتراوح من الأداء المنخفض إلى التكلفة العالية ، فمضخة التسخين من الهواء إلى الهواء ، والتي تعرف مبدأها ، جيدة فقط في المناطق الدافئة.

يوجد ايضا نقاط القوة. أولاً ، التكلفة المنخفضة لسائل التبريد. على الأرجح ، لن تواجه مشكلة تسرب خط الهواء. ثانياً ، فعالية مثل هذا الحل عالية للغاية في فترة الربيع والخريف. في فصل الشتاء ، لا يُنصح باستخدام مضخة حرارية لمصدر الهواء ، والتي درسنا مبدأ التشغيل فيها.

مضخة حرارية محلية الصنع

أظهرت الدراسات التي أجريت أن فترة استرداد المعدات تعتمد بشكل مباشر على المنطقة الساخنة. إذا كنا نتحدث عن منزل مساحته 400 متر مربع ، فهذا يعني حوالي 2-2.5 سنة. ولكن بالنسبة لأولئك الذين لديهم مساحة سكنية أصغر ، فمن الممكن تمامًا استخدام المضخات محلية الصنع. قد يبدو أن صنع مثل هذه المعدات أمر صعب ، لكنه في الواقع مختلف إلى حد ما. يكفي شراء المكونات الضرورية ، ويمكنك متابعة التثبيت.

الخطوة الأولى هي شراء ضاغط. يمكنك أن تأخذ واحد على مكيف الهواء. قم بتثبيته بنفس الطريقة على جدار المبنى. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة إلى مكثف. يمكنك بنائه بنفسك أو شرائه. إذا اتبعت الطريقة الأولى ، فستحتاج إلى ملف نحاسي بسمك لا يقل عن 1 مم ، يتم وضعه في العلبة. يمكن أن يكون حجم خزان مناسب. بعد التثبيت ، يتم لحام الخزان وإجراء الوصلات الملولبة اللازمة.

الجزء الأخير من العمل

على أي حال ، في المرحلة النهائية ، ستحتاج إلى تعيين متخصص. بالضبط شخص مطلعيجب إجراء لحام الأنابيب النحاسية ، وحقن الفريون ، وكذلك البدء الأول للضاغط. بعد تجميع الهيكل بأكمله ، يتم توصيله بنظام التدفئة الداخلي. يتم تثبيت الدائرة الخارجية أخيرًا ، وتعتمد ميزاتها على نوع المضخة الحرارية المستخدمة.

لا تغفل عن نقطة مهمة مثل استبدال الأسلاك القديمة أو التالفة في المنزل. يوصي الخبراء بتركيب عداد بسعة لا تقل عن 40 أمبير ، والتي يجب أن تكون كافية لتشغيل المضخة الحرارية. تجدر الإشارة إلى أن هذه المعدات في بعض الحالات لا ترقى إلى مستوى التوقعات. ويرجع ذلك ، على وجه الخصوص ، إلى الحسابات الديناميكية الحرارية غير الدقيقة. لمنعك من إنفاق الكثير من المال على التدفئة ، وفي الشتاء كان عليك تركيب غلاية تعمل بالفحم ، اتصل بالمنظمات الموثوقة بمراجعات إيجابية.

السلامة والاستدامة أولاً

يعد التسخين بالمضخات الموضحة في هذه المقالة من أكثر الطرق الصديقة للبيئة. ويرجع ذلك أساسًا إلى الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، فضلاً عن الحفاظ على موارد الطاقة غير المتجددة. بالمناسبة ، في حالتنا ، يتم استخدام الموارد المتجددة ، لذلك لا داعي للخوف من أن الحرارة ستنتهي فجأة. بفضل استخدام مادة تغلي في درجات حرارة منخفضة ، أصبح من الممكن تنفيذ دورة ديناميكية حرارية عكسية ، وبتكلفة طاقة أقل ، الحصول على كمية كافية من الحرارة في المنزل. بالنسبة للسلامة من الحرائق ، كل شيء واضح هنا. لا توجد إمكانية لتسرب الغاز أو زيت الوقود أو انفجاره أو أماكن خطرة لتخزين المواد القابلة للاحتراق وغير ذلك الكثير. في هذا الصدد ، مضخات الحرارة جيدة جدا.

استنتاج

أنت الآن على دراية كاملة بماهية المضخة الحرارية وما يمكن أن تكون (مبدأ التشغيل). يمكنك إنشاء مثل هذه الوحدة بيديك ، وفي بعض الحالات يكون ذلك ضروريًا. في هذه الحالة ، يمكنك توفير حوالي 30٪ من الأموال لشراء المعدات. ولكن مرة أخرى ، يفضل إجراء أعمال التثبيت بواسطة متخصص ، وينطبق الشيء نفسه على الحسابات الجارية.

سواء أعجبك ذلك أم لا ، لا يزال اليوم نوعًا مكلفًا من التدفئة مع فترة سداد طويلة. في معظم الحالات ، يكون من الأسهل بكثير توصيل الغاز أو الحرارة بالفحم أو الخشب. ومع ذلك ، بالنسبة للمنازل الريفية الكبيرة ، يعد هذا نوعًا واعدًا جدًا من التدفئة. للحديث عن كفاءة المعدات ، اتضح أنه مقابل 1 كيلو واط من الطاقة المستهلكة ، نحصل على حوالي 5-7 كيلو واط من الحرارة. من حيث التبريد ، هذا هو 2-2.5 كيلو واط عند الخرج ، وهو أيضًا جيد جدًا. وتجدر الإشارة أيضًا إلى صمت المضخة. هذا ، من حيث المبدأ ، هو كل ما يمكن قوله حول هذا الموضوع.

مضخة الحرارة- جهاز ميكانيكي يسمح بضمان نقل الحرارة من مورد ذي طاقة حرارية منخفضة الجهد (مع درجة حرارة منخفضة) إلى نظام تدفئة (ناقل حراري) بدرجة حرارة مرتفعة. دعنا نحاول شرح ذلك بلغة أكثر قابلية للفهم.

لقد ولت الأيام التي كان الشخص يقوم فيها بتدفئة منزله عن طريق حرق الحطب في المواقد أو المواقد. يتم استبدال الغلايات متعددة الوظائف التي تعمل لفترة طويلة. في المناطق التي يتوفر فيها الغاز الرئيسي للتدفئة ، يتم استخدام معدات الغاز الفعالة. في الأماكن التي لا يمكن الوصول إليها من خطوط أنابيب الغاز ، يتم استخدامها بشكل متزايد.

تدرك البشرية أن حرق مصادر الطاقة غير المتجددة ليس عملاً واعدًا ، حيث يتم استنفاد الموارد تدريجياً. العلماء لا يتوقفون عن البحث طرق جديدة لاستخراج الطاقة الحراريةوتطوير الآليات الحديثة لتنفيذ المهام.

في أحد هذه المشاريع ، تم تصميم مضخة حرارية. في الواقع ، مثلعظم لتوليد وحدات حرارية ، لا يمكن تشغيل المضخة الحرارية بدون طاقة كهربائية. الفرق الجاد هو أن الكهرباء لا تشارك في التسخين ، على سبيل المثال ، عنصر التسخين ، كما هو الحال في مشعاع الزيت ، ولا تغلق اللولب في مسدس حراري. لا توجد عناصر تسخين في المضخة الحرارية ، فهي لا تولد طاقة حرارية ، والمضخة الحرارية تعمل فقط كحامل لها من البيئة إلى المستهلك (المبرد).

يتم إنفاق الكهرباء التي تستهلكها المضخة الحرارية فقط على ضغط المبرد وضخه في الدوران.يعمل المبرد كضرورة بيئة العمل ، هو الذي ينقل الحرارة من البيئة إلى نظام التدفئة ونظام إمداد الماء الساخن. كيفية اختيار المضخة الحرارية ، مبدأ تشغيلها ، وكذلك التعرف على مزايا وعيوب هذه المعدات ، ستساعدنا هذه المراجعة.

مضخة حرارية للتدفئة

لا تزال التدفئة التقليدية لمنزل خاص مفضلة إذا كانت الموارد الرخيصة وفيرة. السؤال هو ماذا تفعل عندما يكون توافر المصادر الرخيصة محدودًا؟ الحل البديل هو المضخة الحرارية - أكثر من 40 عامًا من الخبرة في الاتحاد الأوروبي تخبرنا أن هذا يمكن أن يكون فعالًا للغاية.

في الاتحاد الروسي ، لم تتلق المضخة الحرارية التوزيع المناسب. والسبب في ذلك عاملين. أولاً ، هناك وفرة في النفط والغاز والأخشاب. ثانيًا ، يوقفه الثمن الباهظ وغياب الترويج. المعلومات حول المضخات الحرارية نادرة جدًا ، ومبدأ تشغيلها غير واضح ، ولا توجد معلومات كافية حول الفوائد.

في الاتحاد الأوروبي ، أسعار الوقود المحروق مرتفعة للغاية لدرجة أن نظام التدفئة الحرارية الأرضية يظهر فائدة في التشغيل. على سبيل المثال ، ما يصل إلى 95٪ من الأسر السويد والنرويج تستخدممضخات الحرارة كمصدر رئيسي للتدفئة. وتتوقع وكالة الطاقة الدولية أنه بحلول عام 2020 ستبدأ المضخات الحرارية في توفير 10٪ من الطلب على الطاقة للتدفئة في دول منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية ، وبحلول عام 2050 سيصل هذا الرقم إلى 30٪.

المضخة الحرارية للتدفئة - مبدأ التشغيل

من مقرر الفيزياء المدرسية ، مع الإشارة إلى القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، من المعروف على وجه اليقين أن الحرارة من الجسم الساخن تنتقل إلى الجسم البارد دون أي آليات على الإطلاق. الحيلة هي كيفية نقل الحرارة في الاتجاه المعاكس؟ للقيام بذلك ، نحتاج إلى عدد من الإجراءات التي توفر النتيجة.

هذه هي الإجراءات التي ستساعدنا المضخة الحرارية على تحقيقها. تعتمد تكلفة الكهرباء لتشغيل المضخة الحرارية بشكل متناسب على اختلاف درجة الحرارة بين الوسائط المشاركة في هذه العملية.

هل سبق لك أن لمست الشواية السوداء على ظهر الثلاجة؟ يمكن لأي شخص التأكد من أن الجدار الخلفي ساخن جدًا. من خلال توجيه بيرومتر الليزر إلى الشبكة السوداء ، يمكن ملاحظة أن درجة حرارة سطحه تبلغ حوالي 40 درجة مئوية. بهذه الطريقة ، يستخدم مهندسو معدات التبريد حرارة غير ضرورية من داخل الفريزر.

من المعروف أنه في أواخر الأربعينيات من القرن الماضي ، لفت المخترع روبرت ويبر الانتباه إلى التسخين غير المجدي للهواء باستخدام مبرد الثلاجة. فكر المخترع وربط بها غلاية تدفئة غير مباشرة. نتيجة لذلك ، قام روبرت بتزويد الأسرة ماء ساخنبالمبلغ المطلوب. عندها فكر المتحمسون في كيفية "قلب" الثلاجة من الداخل إلى الخارج وتحويل جهاز التبريد إلى جهاز تدفئة. عليك أن تعترف ، لقد فعل ذلك.

كيف تعمل المضخة الحرارية؟

يعتمد مبدأ تشغيل المضخة الحرارية على حقيقة أن تحت الأرض في أي وقت من السنة ، بعد أن انخفضت إلى ما دون مستوى التجمد ، سوف نتعثر عند درجة حرارة أعلى من الصفر. اتضح أن الطبقة الأرضية غير المجمدة تقع تحت أقدامنا مباشرة. ولكن ماذا لو استخدمته كجدار خلفي للفريزر؟

تطبيق مبدأ تشغيل معدات التبريد ، لنقل الحرارة من باطن الأرض إلى مساحة المنزل ، يتم استخدام نظام أنابيب يتم من خلاله تعميم مادة التبريد. يتم تسخين الفريون بواسطة حرارة تحت الأرض ويبدأ في التبخر. يعمل الهواء البارد في الخارج على تبريده ، مما يؤدي إلى تكثيف الفريون.

عن طريق تسخين الحرارة بدورات متناوبة من التبخر والتسخين ، تقوم المضخة الحرارية بتدوير مادة التبريد. يخلق الضاغط ضغطًا ، مما يجبر الفريون على التحرك عبر أنابيب اثنين من المبادلات الحرارية.

في المبادل الحراري الأول ، يتبخر الفريون عند ضغط منخفض ، يتم خلاله امتصاص الحرارة من جو البيئة المباشرة. ثم يتم ضغط نفس المبرد بواسطة ضاغط تحته ضغط مرتفعوينتقل إلى الملف الثاني ، حيث يتكثف. ثم يطلق الحرارة الممتصة في وقت سابق من الدورة.

يلعب الضاغط التصاعدي الدور الرئيسي في هذه العملية. عن طريق زيادة الضغط ، يتكثف الفريون ويعطي حرارة أكثر مما يتلقاه من الأرض الدافئة. وبالتالي ، فإن القيم الموجبة للأرض هي + 7 درجة مئوية ويتحول إلى ظروف منزلية مريحة + 24 درجة مئوية.

باستخدام المضخة الحرارية للتدفئة ، نحصل على كفاءة عالية.

أود أن أشير إلى أن الهيكل بأكمله لا يتطلب خطًا مخصصًا للأسلاك الكهربائية. يمكن مقارنة استهلاك الطاقة باستهلاك الطاقة في غلاية كهربائية منزلية. الحيلة هي أن المضخة الحرارية "تنتج" أربعة أضعاف الطاقة الحرارية التي تستهلكها الكهرباء. لن يتم إنفاق أكثر من 3 كيلو واط على تدفئة منزل ريفي مساحته 300 متر مربع ، في حالة الصقيع الشديد - 30 درجة مئوية.

ومع ذلك ، فإن مالك المضخة الحرارية الجوفية سوف يضطر إلى الخروج بشكل كبير في البداية. تكلفة المعدات والمواد للتوصيل لا تقل عن 4500 دولار. إضافة أعمال التركيب والحفر بنفس المبلغ يتبين أن أبسط نظام سيكلف 10 آلاف دولار.

من الواضح أنه سيكلف أمرًا أرخص بكثير. لكن ادفع شهريا بمعدل 1 كيلوواط لكل 10 م 2على أي حال. لذلك اتضح أن 300 قدم مربع. متر من المنزل سيستغرق 30 كيلوواط - 10 مرات أكثر مما سيتم إنفاقه على المضخة الحرارية.

تعطي حسابات التسخين بالغاز باستخدام غلاية الغاز نفس ترتيب الأرقام تقريبًا - 2000 روبل شهريًا ، وهو ما يمكن مقارنته بتشغيل المضخة الحرارية. لسوء الحظ ، لا يعيش الجميع في منطقة غازية.

تتميز المضخة الحرارية بميزة لا يمكن إنكارها. مثل هذا "المجمد العكسي" في الصيف يمكن "قلبه من الداخل للخارج" وبحركة طفيفة من اليد - تتحول مضخة الحرارة إلى مكيف هواء. في الشارع في الأيام الحارة + 30 درجة مئوية ، ويسود البرودة في الزنزانة. باستخدام الأنابيب المملوءة بسائل التبريد ، تقوم المضخة بنقل برد باطن الأرض إلى المسكن. علاوة على ذلك ، يتم تشغيل المروحة ، لذلك نحصل على نظام تبريد اقتصادي.

تشير ممارسة التشغيل إلى فترة استرداد تتراوح من 3 إلى 7 سنوات. لطالما احتسبت الدول الاسكندنافية الربح وتم تسخينها بهذه الطريقة. وخير مثال على ذلك المضخة الحرارية العملاقة في ستوكهولم ، معدات الطاقة الحرارية الأرضية. مصدر الطاقة الحرارية في الشتاء والبرودة في الصيف هي مياه بحر البلطيق. شعار "ادفع الآن ووفر لاحقاً" ينطبق على المضخة الحرارية! أصبحت المدخرات أكثر فأكثر ، بسبب حقيقة أن ناقلات الطاقة أصبحت أكثر تكلفة.

مضخة الحرارة. الحقيقة حول فعاليتها.

لسوء الحظ ، ليس كل شيء ورديًا مع الكفاءة اليوم. يبقى أحد الأسئلة الرئيسية التي تعذب المستهلك: شراء أو عدم شراء مضخة حرارية. نصيحتنا ، تزن بعناية الإيجابيات والسلبيات ، على الأرجح سيكون خيار شراء واحدة تقليدية وفقًا لنتائج العملية أرخص ، والتثبيت أسهل.

إذا اعتبرنا المضخة الحرارية مفهومًا للمستقبل ، كفكرة جديدة لتوليد الحرارة ، فإن الفكرة الهندسية تستحق الاحترام بالتأكيد. تعمل معدات الطاقة الحرارية الأرضية ، يمكنك لمسها بيديك ، كل عام تصبح أكثر كفاءة. ومع ذلك ، إذا قمنا بحساب المبلغ الذي سننفقه على تشغيله ، وأضفنا تكاليف الشراء والتركيب الأولية ، فسنحصل على الأرجح على مبلغ يوضح أننا سننفق عليه أموالًا أكثر بكثير من أي نوع آخر من أجهزة توليد الحرارة.

النظر في المضخة الحرارية نظام اقتصاديعندما تنفق 100 روبل على عملها ، تحصل على طاقة حرارية مقابل 300 روبل ، ولا تنس أنك دفعت الكثير من المال مقابل الحق في الحصول على أرباح زائدة قدرها 200 روبل. بالمناسبة ، في نفس الاتحاد الأوروبي ، يتم دعم مبيعات المضخات الحرارية من قبل البرامج الحكومية.

لذلك في فنلندا ، يتم بيع أكثر من 60 ألف مضخة حرارية سنويًا ويتزايد عدد المبيعات بمعدل 5٪. لكن أولاً ، يكون التأثير الاقتصادي لاستخدام هذه المعدات أعلى بسبب ارتفاع أسعار الكهرباء. تبلغ تكلفة الكهرباء في فنلندا 35 سنتًا يورو ، مقارنة بروسيا - 7 سنتات يورو. ثانيًا ، ينص برنامج الدعم على سداد تكاليف شراء مضخة حرارية بمبلغ 3000 يورو.

طالما أن أسعار الغاز والكهرباء منخفضة ، فإن إدخال المضخة الحرارية كمنافس رئيسي يظل مهمة صعبة. لن يصبح الاستهلاك الجماعي ممكنًا إلا في حالة حدوث أزمة مع إنتاج الهيدروكربونات أو أزمة توليد الكهرباء.

كيفية اختيار المضخة الحرارية المناسبة

المرحلة الأولى.

حساب الحرارة المطلوبة للتدفئة المنزلية. لاختيار المضخة الحرارية (HP) ، المضمنة في نظام التدفئة في المنزل ، من المهم حساب الطلب على الحرارة. سيساعد الحساب الدقيق في تجنب تجاوزات التكلفة غير الضرورية ، حيث يؤدي ذلك إلى تكاليف غير ضرورية.

المرحلة الثانية.

مصدر الحرارة الذي تختاره لمضخة الحرارة الخاصة بك. يعتمد هذا القرار على العديد من المكونات ، أهمها:

• المكون المالي. يشمل ذلك التكلفة المباشرة للمعدات نفسها ، فضلاً عن تركيب مسبار حراري جوفي أو مد دائرة حرارية تحت الأرض. يعتمد ذلك على موقع الموقع نفسه ، وكذلك على البيئة المباشرة (الخزانات والمباني والاتصالات) والجيولوجيا.

• المكون التشغيلي. الجزء الرئيسي من التكاليف هو تشغيل المضخة الحرارية. يعتمد هذا الرقم على وضع التدفئة في المبنى الخاص بك وعلى مصدر الحرارة المحدد.

المرحلة الثالثة.

تحليل البيانات الأولية لاختيار المضخة الحرارية:

1. ميزانية النظام المقترح.
2. نظام التدفئة: مشعات ، تدفئة أرضية ، تدفئة أرضية.
3. مساحة الموقع التي يمكن تخصيصها لوضع المجمع الحراري.
4. هل من الممكن الحفر في الموقع.
5. جيولوجيا الموقع لتحديد عمق المسبار الجيوحراري إذا تم اتخاذ مثل هذا القرار.
6. هل التكييف مطلوب في الصيف.
7. هل هناك تدفئة للهواء أم أنها مخططة في المستقبل.
8. التكلفة الرأسمالية لشراء HP مع جميع الأعمال وتركيبها (تقدير أولي تقريبي).

لنأخذ كل شيء بالترتيب

ميزانية النظام المقترح

عند إنشاء نظام تدفئة على HP ، من الممكن تركيب دائرة من الهواء إلى الماء. ستكون الاستثمارات الرأسمالية في حدها الأدنى ، نظرًا لعدم الحاجة إلى أعمال حفر باهظة الثمن. ولكن ستكون هناك تكاليف عالية في مرحلة تشغيل نظام التدفئة هذا بسبب انخفاض الكفاءة.

إذا كنت ترغب في تقليل تكاليف التشغيل بشكل كبير ، فإن تركيب مضخة الحرارة الجوفية سوف يناسبك. صحيح ، سيكون من الضروري تنفيذ أعمال الحفر لوضع الدائرة الحرارية. أيضًا ، سيسمح لك هذا النظام بالحصول على البرودة "السلبية".

نظام التدفئة: مشعات ، تدفئة الهواء ، تدفئة أرضية

لزيادة كفاءة نظام HP ، من المستحسن تقليل الاختلاف بين درجة حرارة الوسط الساخن ودرجة حرارة مصدر الحرارة.
إذا لم تكن قد اخترت نظام تدفئة بعد ، يوصى باختيار تدفئة أرضية تسمح لك باستخدام نظام المضخة الحرارية بكفاءة أكبر.

مساحة الموقع التي يمكن تخصيصها لوضع جهاز تجميع الحرارة

تعتبر مساحة الموقع لتركيب المجمع أمرًا بالغ الأهمية في حالة استحالة الحفر وتركيب مسبار الطاقة الحرارية الأرضية. بعد ذلك ، سيتعين عليك وضع المجمع أفقيًا ، وسيتطلب ذلك مساحة تزيد مرتين عن مساحة المنزل المدفأ. في الوقت نفسه ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه لا يمكن استخدام هذه المنطقة للمباني ، ولكن فقط في شكل عشب أو عشب ، حتى لا تمنع تدفق ضوء الشمس.

هل من الممكن الحفر في الموقع

إذا كان من الممكن الحفر في الموقع (جيولوجيا جيدة ، وإمكانية الوصول ، ونقص المرافق تحت الأرض) ، فإن أفضل حل هو تثبيت مسبار للطاقة الحرارية الأرضية. يوفر مصدر حرارة مستقر وطويل الأمد.

جيولوجيا الموقع لتحديد عمق مسبار الطاقة الحرارية الأرضية ، إذا تم اتخاذ مثل هذا القرار

بعد حساب عمق الحفر الكلي من الضروري دراسة مخطط الموقع وتحديد كيفية ضمان عمق الحفر. في الممارسة العملية ، لا يتجاوز عمق بئر واحد عادة 150 مترًا.

لذلك ، على سبيل المثال ، إذا كان عمق الحفر المقدر 360 مترًا ، فيمكن تقسيمه بناءً على خصائص الموقع إلى 4 آبار 90 مترًا ، أو 3 آبار 120 مترًا ، أو 6 من 60 مترًا. يجب مراعاة أن لا تقل المسافة بين أقرب الآبار عن 6 أمتار.
تكلفة الحفر تتناسب طرديا مع عمق الحفر.

هل التكييف مطلوب في الصيف

إذا كان تكييف الهواء مطلوبًا في الصيف ، فإن اختيار مضخة تسخين من الماء إلى الماء أو من الأرض إلى الماء يكون واضحًا ، والمضخات الحرارية الأخرى ليست جاهزة لأداء وظائف تكييف الهواء بشكل فعال واقتصادي.

هل تدفئة الهواء متوفرة أم أنها مخططة في المستقبل

من الممكن دمج HP في نظام تسخين هواء واحد. هذا الحل سوف يوحد الشبكات الهندسية.

التكلفة الرأسمالية لشراء وتركيب المضخة الحرارية مع جميع الأعمال

يعتمد التقدير الأولي التقريبي لتكاليف رأس المال * للشراء والتركيب على نوع المضخة الحرارية:

HP مع المجمع تحت الأرض:

يعمل - 2500 دولار
تكاليف التشغيل - 350 دولار / سنة

HP مع المسبار:
المعدات والمواد - 4500 دولار
يعمل - 4500 دولار
تكاليف التشغيل - 320 دولار / سنة

HP الهواء:
المعدات والمواد - 6500 دولار
يعمل - 400 دولار
تكاليف التشغيل - 480 دولار / سنة

HP "water-water":
المعدات والمواد - 4500 دولار
يعمل - 3500 دولار
تكاليف التشغيل - 280 دولار / سنة

* - تقريبي ، متوسط ​​أسعار السوق. تعتمد التكلفة النهائية على الشركة المصنعة للمعدات المختارة ، ومنطقة العمل المنجز ، وتكلفة الحفر وظروف الموقع ، وما إلى ذلك. ملاحظة من قسم الميزانية

المرحلة الرابعة. أنواع العمل

غير مرتبطة. المضخة الحرارية هي المصدر الوحيد للحرارة ، حيث توفر 100٪ من الطلب على الحرارة. يعمل على درجات حرارة لا تزيد عن 55 درجة مئوية.
يقترن. يعمل HP والمرجل معًا ، مما يسمح للغلاية بتحقيق درجات حرارة تشغيل أعلى.

أحادي الطاقة. تشكل HP والغلاية الكهربائية نظام طاقة به مصدر خارجي واحد للطاقة. يتيح لك ذلك تنظيم استهلاك الطاقة بسلاسة ، ولكنه يزيد من الحمل على الجهاز التمهيدي.

اختيار المضخة الحرارية

بعد جمع جميع البيانات الأولية والعمل على الحلول التقنية الرئيسية ، من الممكن اختيار النوع المناسب من HP. يعتمد تكوين واختيار مورد المعدات على قدراتك المالية. الشيء الرئيسي هو الاقتراب من اختيار النظام بفهم كامل لما تريده. سنساعدك في اختيار وتنفيذ نظام تدفئة مريح. يمكن أن تأخذ في الاعتبار جميع الفروق الدقيقة: من وظيفة التحكم في المناخ إلى توزيع الحرارة في مناطق المنزل.

استنتاج

بعد أن اخترت نظام تدفئة بيئي بمضخة حرارية ، يمكنك أن تثق في المستقبل. تحصل على الاستقلال التام عن منظمات الإمداد الحراري وأسعار النفط العالمية والوضع السياسي في البلاد. الشيء الوحيد الذي تحتاجه هو الكهرباء. ولكن بمرور الوقت ، يمكن تحويل إنتاج الكهرباء إلى استقلالية مطلقة بمساعدة طاحونة هوائية.

المضخة الحرارية هي جهاز عالمي يجمع وظيفيًا بين خصائص مكيف الهواء وسخان المياه وغلاية التدفئة. لا يستخدم هذا الجهاز الوقود التقليدي ، حيث يتطلب تشغيله مصادر متجددة من البيئة - طاقة الهواء والتربة والماء.

لذلك ، تعد المضخة الحرارية اليوم أكثر الوحدات فعالية من حيث التكلفة ، نظرًا لأن تشغيلها لا يعتمد على تكلفة الوقود ، فهي أيضًا صديقة للبيئة ، لأن مصدر الحرارة ليس الكهرباء أو منتجات الاحتراق ، ولكن مصادر الحرارة الطبيعية.

لفهم أفضل لكيفية عمل المضخة الحرارية لتدفئة المنزل ، يجدر بنا أن نتذكر مبدأ تشغيل الثلاجة. هنا تتبخر مادة العمل ، وتطلق البرد. وفي المضخة ، على العكس من ذلك ، تتكثف وتنتج الحرارة.

كيف تعمل المضخة الحرارية

يتم تقديم عملية النظام بأكملها في شكل دورة كارنو - التي سميت على اسم المخترع. ويمكن وصفها على النحو التالي. يمر المبرد عبر دائرة العمل - الهواء والأرض والماء ومجموعاتها , من حيث يتم إرسالها إلى المبادل الحراري الأول - غرفة التبخر. هنا ينقل الحرارة المتراكمة إلى المبرد المتداول في الدائرة الداخلية للمضخة.

مبدأ تشغيل المضخة الحرارية لتدفئة المنزل

يدخل المبرد السائل إلى غرفة التبخر ، حيث يؤدي الضغط المنخفض ودرجة الحرارة (5 0 درجة مئوية) إلى تحويله إلى حالة غازية. المرحلة التالية هي انتقال الغاز إلى الضاغط وضغطه. نتيجة لذلك ، ترتفع درجة حرارة الغاز بشكل حاد ، ويمر الغاز إلى المكثف ، وهنا يتبادل الحرارة مع نظام التدفئة. يتحول الغاز المبرد إلى سائل وتتكرر الدورة.

مزايا وعيوب المضخات الحرارية

يمكن التحكم في تشغيل المضخات الحرارية لتدفئة المنزل عن طريق أجهزة التحكم في درجة الحرارة المركبة خصيصًا. يتم تشغيل المضخة تلقائيًا عندما تنخفض درجة الحرارة المتوسطة عن القيمة المحددة وتتوقف إذا تجاوزت درجة الحرارة النقطة المحددة. وبالتالي ، يحافظ الجهاز على درجة حرارة ثابتة في الغرفة - وهذه إحدى مزايا الأجهزة.

مزايا الجهاز هي كفاءته - المضخة تستهلك كمية صغيرة من الكهرباء وصديقة للبيئة ، أو السلامة المطلقة للبيئة. المزايا الرئيسية للجهاز:

• الموثوقية. يتجاوز عمر الخدمة 15 عامًا ، وجميع أجزاء النظام لديها موارد عمل عالية ، ولا تؤدي زيادة الطاقة إلى الإضرار بالنظام.
• أمان. لا يوجد سخام ولا عادم ولا لهب مكشوف ولا تسرب غاز.
• راحة. تشغيل المضخة صامت ، والتحكم في المناخ ونظام أوتوماتيكي ، يعتمد تشغيله على الظروف الجوية ، مما يساعد على خلق الراحة والراحة في المنزل.
• المرونة. الجهاز بتصميم عصري انيق ويمكن دمجه مع اي نظام تدفئة منزلي.
• براعه. يتم استخدامه في البناء المدني الخاص. لأنه يحتوي على نطاق طاقة واسع. نظرًا لأنه يمكن أن يوفر التدفئة للغرف من أي حجم - من منزل صغير إلى منزل ريفي.

يحدد الهيكل المعقد للمضخة عيبها الرئيسي - التكلفة العالية للمعدات وتركيبها. لتثبيت الجهاز ، من الضروري القيام بأعمال الحفر بكميات كبيرة.

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.

هذه المعدات باهظة الثمن للتركيب. ارتفاع تكلفة حفر الآبار. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون المساحة المخصصة للمجمع أكبر بعدة مرات من مساحة المنزل أو الكوخ المدفأ. من المهم أن تتذكر: لا يمكن استخدام الأرض التي يوجد بها المجمع لزراعة الخضروات أو أشجار الفاكهة - ستكون جذور النباتات فائقة التبريد.

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 ما يسمى ب دائرة مفتوحة لتجميع الحرارة.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.

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. تقوم بتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر ، مما يوفر تحكمًا مرنًا في الضاغط وتشغيله دون توقف. وهذا يزيد من موارد الجهاز.

المضخة الحرارية - نظام تدفئة منزلي بديل

تعد المضخات الحرارية بديلاً لأنظمة التدفئة الحديثة. إنها اقتصادية وصديقة للبيئة وآمنة للاستخدام. ومع ذلك ، فإن التكلفة العالية لأعمال التركيب والمعدات اليوم لا تسمح باستخدام الأجهزة في كل مكان. الآن أنت تعرف كيف تعمل المضخة الحرارية لتدفئة المنزل ، وبعد حساب جميع الإيجابيات والسلبيات ، يمكنك تحديد تركيبها.