نظرة عامة على نظام مضخة الحرارة من الهواء إلى الهواء: "تكييف الهواء للتدفئة"
من بين خيارات التسخين البديل ، يعتبر هواء المضخة الحرارية إلى الهواء هو الأكثر كفاءة والأقل تكلفة. لمثل هذا النظام ، لا يلزم عمل معقد لحفر التربة أو حفر آبار خاصة في الخارج ، أو لتركيب مشعات باهظة الثمن لتدفئة المياه التقليدية داخل المنزل. إذا رغبت في ذلك ، ومع بعض المهارة ، يمكن إجراء مثل هذه المضخة الحرارية بشكل مستقل ، مما يوفر مبلغًا يعادل بضعة آلاف من الدولارات.
المحتوى
كيف تعمل مضخة حرارة الهواء؟
بالنسبة لشخص جديد في الفيزياء والديناميكا الحرارية ، قد تبدو فكرة مضخة حرارة الهواء سخيفة. هل من الممكن حقًا في درجة الحرارة الخارجية أن تكون أقل بكثير من الصفر لتسخين الهواء في المنزل إلى مستوى مقبول؟ هذا ممكن حقًا ، ولهذا السبب تم بيع النماذج الصناعية لمضخات الحرارة الأكثر تنوعًا بنجاح كبير لأكثر من عقد من الزمان. العيب الرئيسي لنماذج المصنع هو السعر المرتفع للغاية.
تحتوي جميع الأشياء المحيطة بالشخص على كمية معينة من الطاقة الحرارية. حتى عند 20 درجة من الصقيع في الهواء ، هناك طاقة حرارية منخفضة محتملة. تجمع مضخة حرارة الهواء هذه الطاقة المتبدلة ، وبشكل مجازي ، تركزها ، ثم تسخين الناقل الحراري. في حالتنا ، مرة أخرى ، سيتم استخدام تدفقات الهواء المتداولة داخل المنزل للتدفئة.
عنصر مهم في مثل هذا النظام هو المبرد ، أي مادة ذات درجة حرارة غليان وتبخر منخفضة جدًا. في معظم الأحيان ، يتم استخدام غاز الفريون بهذه السعة ، تمامًا كما هو الحال في الثلاجة أو مكيف الهواء التقليدي. ولكن إذا كان المبرد في هذه الأجهزة يزيل الحرارة وينقلها إلى البيئة ، فإنه في المضخة الحرارية يجمع الحرارة الموجودة في الهواء وينقلها إلى المنزل.
يمكن وصف دورة تحويل الطاقة الحرارية ذات الإمكانات المنخفضة إلى طاقة ذات إمكانات عالية على النحو التالي:
- تقوم المروحة بضخ الهواء الخارجي إلى الحجرة بالمبخر.
- يسخن المبرد داخل المبخر ويدخل في حالة غازية.
- في شكل غاز ، يدخل المبرد إلى الضاغط ويسخن أيضًا عند تعرضه لضغط مرتفع.
- ثم يتم نقل المبرد إلى المكثف ، حيث يفقد الطاقة المستلمة ويعود إلى الحالة السائلة مرة أخرى.
- يتم استخدام الحرارة الناتجة لتسخين المنزل.
- يتم إرجاع المبرد السائل إلى المبخر.
لزيادة كفاءة الجهاز ، يوصى باستخدام صمام خنق خاص بين المكثف والمبخر. هذه الدورة ، التي تسمى مبدأ كارنو العكسي ، تكرر نفسها مرارا وتكرارا.لأتمتة العملية ، يتم تضمين وحدة تحكم أوتوماتيكية في الدائرة.
يوضح هذا الرسم البياني مبدأ تشغيل المضخة الحرارية من الجو إلى الهواء. يتم تحويل الطاقة المحتملة المنخفضة للهواء الخارجي إلى طاقة حرارية ذات إمكانات عالية
كيف تسخن المنزل بالهواء؟
يتم تقديم تجربة مثيرة للاهتمام في استخدام مضخة حرارة الهواء إلى الهواء في الفيديو التالي:
لتسخين المنزل بشكل فعال بمساعدة الهواء ، من الضروري إجراء ثلاث مراحل من العمل:
- تأكد من سحب الهواء الخارجي اللازم لتشغيل المضخة الحرارية.
- تجميع الأجزاء الفردية للمضخة الحرارية في جهاز واحد.
- قم بإنشاء نظام تدفئة هواء في المنزل.
لضمان تدفق الهواء الخارجي ، يتم استخدام مروحة قوية. يمكن تثبيته مباشرة على جدار المبنى أو على مسافة معينة ، واختيار مكان مناسب في فناء منزل خاص. يوصى بوضع المروحة في مكان مفتوح مع تدفق هواء جيد. سوف يدخل الهواء إلى المنزل عبر خطوط أنابيب خاصة. إذا تم تثبيت المروحة في الفناء ، فستحتاج إلى إجراء خطي أنابيب: لسحب الهواء من الخارج ولتدفق الهواء العكسي. عادة ، يتم وضع الأنابيب في خندق محفور في الأرض (في نفس الوقت يجب عزلها) ، أو يتم السماح لها مباشرة من خلال الجدار.
يمكن وضع وحدة المضخات الحرارية من الهواء إلى الهواء في مكان مناسب بتدفق هواء جيد: بالقرب من جدار المنزل أو حتى على سطحه
كيف تصنع مثل هذا التجمع بنفسك؟
عادة ، تتكون مضخات الحرارة من الهواء إلى عدد من الأجهزة ، مثل المبخر والضاغط والمكثف. لتصنيع المبخر ، يمكنك استخدام خزان بلاستيكي كبير ، السعة الموصى بها هي 100-120 لتر. يتم إدخال ملف من أنبوب نحاسي داخل هذا الخزان ، والذي سيتم من خلاله تدوير غاز التبريد. لعمل ملف ، استخدم أسطوانة مناسبة ، غالبًا ما تكون أسطوانة غاز. يتم لف الأنبوب على أسطوانة ، ومن أجل الحفاظ على الخطوة الصحيحة بين لفات الملف ، يتم استخدام سكة مثقبة من الألومنيوم. بالإضافة إلى ذلك ، في حاوية بلاستيكية ، تحتاج إلى عمل ثقوب لتزويد الهواء الخارجي وإزالته. يمكن لملف المبخر أن يتناسب بسهولة مع سعة أصغر ، ومع ذلك ، سيكون من الضروري إجراء المزيد من الدورات بقطر أصغر ، مما يعقد العمل بشكل كبير ويؤثر سلبًا على جودته.
ستكون هناك حاجة لفائف نحاسية أخرى للمكثف. عادة ما يكون هذا العنصر مصنوعًا من خزان معدني ، والذي يجب قطعه ثم تخميره. يتم أيضًا إدخال ملف نحاسي لغاز التبريد في الداخل ويتم عمل ثقوب يتم من خلالها دخول الهواء الداخلي وتفريغه. يتم العمل باستخدام آلة لحام.
يعتبر الضاغط أحد أهم عناصر النظام. لجعل هذا العنصر بنفسك يمثل مشكلة كبيرة ، لذلك عادة ما يتم استخدام النماذج الصناعية. خيار الميزانية لحل المشكلة هو إزالة الضاغط العامل من نظام الانقسام التالف. عادة ، قوة هذه الضواغط مثالية لمضخات الحرارة محلية الصنع ، والموارد المتبقية كافية لسنوات عديدة من التشغيل.
بعد أن تكون جميع العناصر جاهزة ، يجب عليك:
- اربطها معًا.
- املأ النظام بغاز التبريد.
- قم بتوصيل المبخر بنظام سحب الهواء الخارجي.
- قم بتوصيل المكثف بنظام التدفئة في المنزل.
شحن غاز التبريد هو مرحلة صعبة ومسؤولة من العمل. لإنجاز هذه المهمة ، من الأفضل دعوة سيد تبريد ذي خبرة. لن يقوم فقط بملء الفريون بمضخة الحرارة ، بل سيساعد أيضًا في التحقق من جودة الجهاز.
ترتيب نظام تسخين الهواء
يعد تسخين الهواء أكثر ملاءمة للاستخدام مع مضخة حرارية من أنظمة المياه التقليدية ذات المشعات الضخمة والمكلفة ، لأنه في هذه الحالة ليست هناك حاجة لتسخين المبرد إلى درجة حرارة عالية جدًا. يتم تدوير الهواء الساخن في غرفة المعيشة من خلال نظام مجاري الهواء. هذا يزيل فقدان الحرارة الكبير جدًا ، وهو أمر لا مفر منه عند نقل الماء الساخن.
يمكن استخدام أنواع مختلفة من مجاري الهواء لمضخة الحرارة من الهواء إلى الهواء ، وغالبًا ما تكون هذه هي الهياكل الفولاذية المجلفنة الموثوقة
يدخل الهواء الساخن من المبادل الحراري إلى الفلتر ، ثم إلى نظام مجاري الهواء. في الوقت نفسه ، يتم خلط كمية معينة من الهواء الخارجي فيه. وبهذه الطريقة ، لا يتم ضمان التدفئة فقط ، ولكن أيضًا تبادل الهواء المناسب.
بالطبع ، لنقل الهواء الدافئ ، تحتاج إلى مروحة قوية بما فيه الكفاية. عادة ما يتم وضع مجاري الهواء على طول جدران الغرف ، ويأتي الهواء الدافئ من شبكات الإمداد ، والتي يُنصح بوضعها بالقرب من النوافذ. بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز النظام بثرموستات تسمح لك بتعديل تدفئة المبنى في الوضع التلقائي.
للتركيب نظام تسخين الهواء يجب تخزين:
- مجاري الهواء الخاصة ؛
- مجموعة من شبكات التوريد ؛
- شريط الألمنيوم المقوى
- مجموعة من السحابات.
- أداة للعمل مع الصلب المجلفن.
تم استخدام كل من القنوات الصلبة والمرنة بنجاح لنقل الهواء الساخن. بالنسبة للهياكل الصلبة ، ستكون هناك حاجة إلى انحناءات إضافية لنشر اتجاه تدفق الهواء بالزاوية المطلوبة (45 أو 90 درجة).
إذا كنت تخطط لتثبيت تدفئة الهواء حتى في مرحلة بناء المنزل ، فيمكنك إخفاء مجاري الهواء في الجدار أو تحت السقف المزيف. خلاف ذلك ، فهي مغطاة بعناصر زخرفية خاصة.
من الأفضل تركيب نظام مجاري الهواء في مرحلة بناء المنزل. ثم يمكن بناؤها مباشرة في الجدران. إذا تم اتخاذ القرار في وقت لاحق ، يتم وضع مجاري الهواء على طول الجدران وإخفائها بشبكات زخرفية.
