المضخات الحرارية للتدفئة المنزلية: أنواع ومبدأ التشغيل

تشمل خيارات التدفئة البديلة الشعبية المتزايدة لمضخات الحرارة. لا تسمح التكلفة العالية للمعدات وتركيب مثل هذا التصميم لبعض أصحاب المنازل الخاصة بتقليل تكاليف التدفئة. يجب عليهم بالتأكيد التفكير في صنع مضخة حرارية افعلها بنفسك.

الجهاز ومبدأ التشغيل

تقريبًا أي وسيط يحيط بنا يحتوي على كمية معينة من الطاقة الحرارية ، بشرط أن تتجاوز درجة حرارته 1درجة مئوية.لماذا لا تستخدم بعض هذه الطاقة لتسخين منزلك؟ يتم ذلك باستخدام مضخة حرارية.

يعتمد مبدأ تشغيل المضخة الحرارية على أساس نقل الحرارة من مصدر ذي طاقة منخفضة من الطاقة الحرارية إلى ناقل حراري ذو درجة حرارة أعلى. في الممارسة العملية ، يبدو هذا:

1. يدخل المبرد إلى خط الأنابيب ، الموجود ، على سبيل المثال ، في الأرض ، ويسخن عدة درجات.
2. ثم يدخل المبرد إلى المبادل الحراري (أو المبخر) وينقل الطاقة الحرارية المجمعة إلى الدائرة الداخلية.
3. يتم تسخين المبرد (مادة ذات نقطة غليان منخفضة ، تحت ضغط منخفض) ، والتي تقع في الدائرة الخارجية ، في المبخر وتحويلها إلى غاز.
4. ثم يدخل المبرد الغازي إلى الضاغط ، حيث يتم ضغطه تحت ضغط مرتفع. في نفس الوقت ، تصبح درجة حرارة المبرد أعلى.
5. يدخل الغاز الساخن المكثف ، حيث ينقل الطاقة الحرارية إلى سائل التبريد في نظام التدفئة الداخلية للمنزل.
6. بعد ذلك ، يتم إرجاع المبرد الذي فقد الحرارة إلى النظام في حالة سائلة.

يعتمد تشغيل وحدات التبريد على نفس المبدأ ، لذلك يمكن استخدام بعض أنواع مضخات الحرارة في الصيف بنجاح كبير كمكيفات ، أي لتبريد الغرفة.

تسمح لك المضخة الحرارية بتسخين المنزل باستخدام طاقة حرارية منخفضة البيئة

فيديو: جهاز وتشغيل الوحدات الحرارية

أنواع الوحدات

فكرة واضحة عن خيارات تصميم المضخات الحرارية هي تصنيفها وفقًا لنوع المبرد على الخطوط الخارجية والداخلية للهيكل. يمكن للجهاز استقبال الطاقة من:

• التربة ؛
• الماء (جسم الماء أو المصدر) ؛
• الهواء.

داخل المنزل ، يمكن استخدام الطاقة الحرارية المتلقاة في نظام التدفئة ، وكذلك لتسخين المياه أو لتكييف الهواء. لذلك ، هناك عدة أنواع من المضخات الحرارية ، اعتمادًا على مجموعة هذه العناصر والوظائف.

نظام المياه الجوفية

يعتبر الحصول على الحرارة من الأرض من أكثر الطرق فعالية لهذا النوع التدفئة البديلةنظرًا لأن درجة حرارة التربة لا تزال ثابتة تمامًا على بعد حوالي خمسة أمتار من السطح ، فهي عرضة قليلاً للتغيرات في الظروف الجوية.

تستخدم المضخات الحرارية الأرضية مجسات توصيل موصلة للحرارة

كمبرد على الدائرة الخارجية ، يتم استخدام سائل خاص ، والذي يسمى عادة محلول ملحي. وهو مركب صديق للبيئة.

يتكون المحيط الخارجي لمضخة حرارة مياه التربة من أنابيب بلاستيكية. يمكنك وضعها في الأرض أفقياً أو رأسياً. في الحالة الأولى ، قد تحتاج إلى العمل على مساحة كبيرة ، من 25 إلى 50 مترًا مربعًا. م لكل كيلوواط من طاقة المضخة. لا يمكن استخدام المساحات المخصصة للمجمع الأفقي للأغراض الزراعية. هنا ، لا يسمح إلا بتفتيت العشب أو زراعة النباتات المزهرة السنوية.

لبناء خزان رأسي ، ستكون هناك حاجة إلى عدد من الآبار بعمق 50-150 متر. نظرًا لأن درجة حرارة التربة في هذا العمق أعلى وأكثر استقرارًا ، فإن مضخة الحرارة الحرارية الأرضية تعتبر أكثر كفاءة. في هذه الحالة ، يتم استخدام مجسات عمق خاصة لنقل الحرارة.

مضخة الماء إلى الماء

يمكن أن تكون الحرارة خيارًا فعالًا بنفس القدر. ضخ المياهحيث أن درجة حرارة الماء تظل عالية جدًا وثابتة في أعماق كبيرة. كمصدر للطاقة الحرارية المنخفضة المحتملة يمكن استخدامها:

• الخزانات المفتوحة (البحيرات والأنهار) ؛
• المياه الجوفية (الآبار والآبار) ؛
• مياه الصرف من الدورات التكنولوجية الصناعية (إمدادات المياه العكسية).

لا توجد فروق جوهرية في تصميم المضخات الحرارية لمياه التربة والمياه الحرارية. سيتطلب أقل تكلفة بناء مضخة حرارية تستخدم طاقة خزان مفتوح: يجب تزويد الأنابيب مع سائل التبريد بالبضائع وغمرها في الماء. يتطلب استخدام إمكانات المياه الجوفية تصميمًا أكثر تعقيدًا. قد تكون هناك حاجة إلى بئر إضافية لتصريف المياه التي تمر عبر المبادل الحراري.

يمكن أن يكون استخدام مضخة حرارة الماء في بركة مفتوحة مفيدًا جدًا.

الخيار العالمي "الماء والهواء"

من الكفاءة مضخة حرارة الهواء أدنى من النماذج الأخرى ، لأنه في موسم البرد ، يتم تقليل قوتها بشكل ملحوظ. ومع ذلك ، لتركيبه لا يتطلب العمل المعقد على الحفر أو بناء الآبار العميقة. من الضروري فقط اختيار وتركيب المعدات المناسبة ، على سبيل المثال ، مباشرة على سطح المنزل.

يمكن تركيب المضخة الحرارية الهوائية والمائية بدون أعمال تركيب واسعة النطاق

الميزة التي لا شك فيها في هذا التصميم هي القدرة على إعادة استخدام الحرارة التي تترك المباني التي تسخنها المضخة الحرارية مع الهواء أو الماء العادم ، وكذلك الدخان والغاز ، وما إلى ذلك. من أجل تعويض نقص الطاقة لمضخة حرارة الهواء في فصل الشتاء ، يجب مراعاة خيارات التدفئة البديلة.

قد يكون الخيار الأقل تكلفة هو مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء ، والتي لا يتطلب بنائها عملاً معقدًا لإنشاء نظام تقليدي لتسخين المياه في الغرف.

اقرأ المزيد عن هذا النوع من المضخات الحرارية في مقالتنا:https://neo.aquatechn.com/ar/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html.

مزايا وعيوب النظام

تركيب مضخة حرارية في المنزل وإدراجها في نظام التدفئة أو إنشاء محطة تسخين كاملة سيحل عددًا من المشاكل الملحة ولديه المزايا التالية:

• إنه نظام تدفئة مستقل ، والعنصر المركزي الوحيد هو الاتصال بشبكة الكهرباء ؛
• هذه الطريقة يمكن أن توفر بشكل كبير على ناقلات الطاقة باهظة الثمن ، والتي تستخدم تقليديًا للتدفئة وتقليل تكاليف المرافق بشكل كبير.متوسط ​​معامل تحويل الحرارة هو 3.5 - 4.5. من 1 كيلو واط من الكهرباء ، تولد المضخة من 3 إلى 7 كيلو واط من الحرارة. هذه هي أعلى المعدلات بين جميع أنواع الغلايات التي تعمل على أي وقود ؛
• النظام آمن على صحة الإنسان وعلى البيئة. يساعد على إنقاذ موارد الطاقة غير المتجددة على كوكب الأرض ؛
• السلامة من الحرائق وعدم قابلية الاشتعال للأجزاء. هذا المرجل لا يسخن ، لا ينفجر ، لا يحرق ، لا ينبعث منه أول أكسيد الكربون ؛
• يمكن أن تنتج مضخة واحدة الحرارة والبرودة على حد سواء ، مما يوفر المناخ المحلي اللازم في المنزل ، بالإضافة إلى تسخين المياه للاحتياجات المنزلية ؛
• المتانة - وفقًا لتجربة المقيمين الأوروبيين ، فإن عمر الخدمة للمعدات هو 20-50 سنة ؛
• الراحة والتشغيل الصامت. يتم التحكم في النظام عن طريق الأتمتة ؛
• لا يتطلب تركيب المضخة موافقات ، وهي ضرورية أثناء التثبيت ، على سبيل المثال ، لمعدات الغاز.

في النرويج والسويد ، يتم تسخين 95٪ من جميع المنازل بواسطة مضخات الحرارة.

مزايا مثل هذا النظام أكبر بكثير من العيوب

تشمل العيوب:

• التكلفة المرتفعة نسبيًا للتركيب والمضخة نفسها ، يعتمد استرداد مثل هذا النظام على كثافة تشغيله ؛
• الحاجة لجذب المتخصصين واستخدام الحفر الخاص ومعدات أخرى لتجهيز مضخة حرارية أرضية بدائرة عمودية ، يمكن أن يصل عمقها إلى 200 متر.

كيفية صنع مضخة حرارة DIY

استخدام مضخات الحرارة لتسخين منزلك مربحة ومريحة. تظهر التجربة أنه في المنازل الخاصة التي تبلغ مساحتها أكثر من 400 متر مربع. م هذا التصميم سوف يؤتي ثماره في غضون بضع سنوات من التشغيل ، على الرغم من التكلفة العالية. نجح أصحاب المنازل ذات الأحجام الأكثر تواضعًا في تطوير وتركيب المضخات الحرارية من تصميمهم الخاص. فيما يلي بعض الإرشادات لإنشاء هذه الأجهزة المفيدة:

• تحتاج أولاً إلى الاهتمام بشراء ضاغط ، على سبيل المثال ، مصمم لتكييف الهواء. عادة يتم تثبيته على الحائط.
• جزء آخر مهم من التصميم - المكثف - يمكن القيام به بشكل مستقل. للقيام بذلك ، تحتاج إلى عمل ملف من أنبوب نحاسي (بسمك 1 مم على الأقل) ، يتم وضعه في علبة معدنية أو بلاستيكية. خزان حجم مناسب مناسب للسكن. بعد تثبيت الملف ، يتم لحام أنصاف الخزان ، وتثبيت التوصيلات الملولبة الضرورية. عادة ما يتم تركيب المبخر على الحائط. لصنع ملف عالي الجودة ، يمكنك لف أنبوب السباكة النحاسي حول جسم بقطر مناسب ، أسطوانة الغاز مناسبة تمامًا. للتأكد من أن المسافة بين المنعطفات هي نفسها ، استخدم زاوية ألومنيوم مثقبة ، حيث يتم تثبيت ملفات الملف.
• التثبيت النهائي لهذه المعدات: لحام الأنابيب النحاسية ، وحقن الفريون ، وما إلى ذلك - يجب أن يتم فقط من قبل أخصائي مؤهل. يمكن أن تؤدي الإجراءات غير الكفؤة إلى إتلاف المعدات ، بالإضافة إلى أنها مرتبطة باحتمال كبير للإصابة الشخصية.
• بعد ذلك ، يرتبط التصميم بنظام التدفئة الداخلية للمنزل.
• ثم يتم تثبيت الدائرة الخارجية وتوصيلها ، وتعتمد ميزات هذه العملية على نوع المضخة الحرارية.

قبل بدء تشغيل المضخة الحرارية ، لن يؤلمك تشخيص حالة توصيلات المنزل والعدادات. يجب استبدال المعدات القديمة والقديمة. عداد الطاقة المقبول هو 40 أمبير على الأقل.

لسوء الحظ ، ليست كل مضخة حرارية للتدفئة المنزلية تلبي توقعات أصحابها. غالبًا ما يكون هذا بسبب عدم وجود حسابات ديناميكية حرارية صحيحة. والنتيجة هي نظام مع عدم كفاية الطاقة أو تكاليف معدات قوية للغاية ترتفع بشكل غير معقول. لاختيار نظام بسعة مناسبة ، من الضروري مراعاة فقدان الحرارة للمبنى ، بالإضافة إلى العديد من الخصائص الأخرى. يجب أن يعهد بهذه الحسابات إلى مهندس تصميم.

مردودية التكلفة وجدوى استخدام المضخات الحرارية

من أجل تحقيق وفورات كبيرة في ميزانية التدفئة لسنوات عديدة ، من الضروري إنفاق أموال كبيرة في مرحلة التصميم والتركيب. يتم تأخير استرداد نظام التدفئة هذا في الوقت المناسب ، ويعتمد ذلك على ظروف التشغيل.

إن الطاقة المأخوذة من البيئة لا تتطلب الدفع ولا تنتهي عند هذا الحد.

إذا كانت الأرضية والجدران معزولة بشكل صحيح في المنزل ، فستعمل المضخة الحرارية بأكبر قدر ممكن من الكفاءة. يجب ألا تتجاوز خسائر الحرارة 100 وات لكل متر مربع. متر.

فيما يلي مقارنة بين تكاليف التدفئة عند استخدام مصادر الطاقة المختلفة.

لتوفير التدفئة ، عليك إنفاق مبلغ كبير على تركيب مضخة حرارية

من المفيد جدًا تضمين المضخة في نظام التدفئة تحت الأرضية أو الجدران ، حيث تبلغ درجة حرارة التشغيل 40 درجة تقريبًا. يمكن اعتبار مؤشر التوفير غياب الحرارة الزائدة لدائرة التسخين وتجميد سائل التبريد عند إيقاف تشغيل المضخة ، مما يحسن موثوقية النظام ويقلل من خطر وقوع حادث وتواتر أعمال الوقاية والإصلاح.

تعتمد تكلفة تثبيت مثل هذا النظام على عدة عوامل:

• منطقة المباني الساخنة في المنزل ؛
• مجموعة متنوعة من تصميم المضخة.
• أنظمة التدفئة والأنابيب الموضوعة في المنزل ؛
• مؤشرات فقدان الحرارة.

لمنزل صغير مساحته 130 متر مربع. m عند تركيب مضخة مع كمية حرارة التربة ، ستكون تكلفة المعدات 450.000 ص ، وسوف يسحب التثبيت 300000 ص.

تبلغ تكلفة مضخة الماء والهواء 30000 ص ، وسيكون التركيب 80000 ص ، وهذا هو الخيار الأقل تكلفة.

تبدأ تكلفة التركيبات من 450 ألف روبل.

ستكون التكلفة القصوى مطلوبة للحفر العميق مع نقطة تجمد منخفضة ولمساحة كبيرة من المنزل ، على سبيل المثال ، 400 متر مربع. م.تكلف المعدات 800000 ص ، والتركيب - 360.000 ص. تشمل التكاليف جميع أعمال التصميم والحفر والأعمال الأرضية وجميع عناصر المضخة ونظام التدفئة.

تم تحديث المادة 03.03.2018