المضخة الحرارية: 6 مراحل للجهاز

المضخة الحرارية شيء مثير للاهتمام ، لكنها باهظة الثمن. تتراوح التكلفة التقريبية للمعدات + أجهزة الدوائر الخارجية من 300 دولار إلى 1000 دولار لكل 1 كيلوواط من الطاقة. من خلال معرفة "براعة" الشعب الروسي ، من السهل افتراض أن أكثر من مضخة حرارية يدوية الصنع تعمل في مساحة وطننا الشاسع والمتنوع. في أغلب الأحيان ، توجد أجهزة منزلية تم تصنيعها بواسطة "ثلاجات". وهذا أمر مفهوم ، لأن المضخة الحرارية والمجمد يعملان وفقًا لنفس المبدأ ، كل ما في الأمر أن نظام محطات التدفئة يركز على تجميع الحرارة ، وليس إزالتها ، ويستخدم الضاغط بقوة أعلى.

اقرأ عن كيفية عملها هنا.

ما يمكن أن يكون مصدر حرارة لمضخة حرارية

يمكن أخذ الحرارة لتدفئة الغرفة من الهواء الخارجي. ولكن هنا ستنشأ صعوبات في التشغيل حتمًا: تقلبات درجات الحرارة ، حتى في المتوسط ​​يوميًا ، كبيرة جدًا ، ناهيك عن حقيقة أن المضخة الحرارية تُظهر كفاءة طبيعية عند درجات حرارة أعلى من 0 درجة مئوية ، وكم عدد المناطق التي لدينا مثل هذه الصورة في الشتاء ؟ في الربيع ، وحتى ذلك الحين ليس مبكرًا ، وليس في جميع أنحاء الإقليم ، وليس طوال الوقت.

يمكن أن تكون أي بيئة مصدرًا للحرارة لمنزلك الذي يتم تسخينه بمضخة الحرارة

يبدو مصدر الحرارة الموجود في الماء أكثر قبولًا. إذا كان هناك نهر أو بحيرة أو بركة ذات عمق لائق بالقرب منك ، فهذا أمر رائع: يمكنك ببساطة إغراق خط الأنابيب. من المهم فقط ألا يصطاد الصيادون مع الحمير هناك.

هناك خيار جيد آخر وهو البئر ، ولكن هناك احتمال أن ينخفض ​​مستوى المياه وسيتعين عليك البحث عن مصدر آخر. لكن حتى الآن كل شيء على ما يرام ، سيعمل بشكل جيد: متوسط ​​درجة حرارة الماء في الآفاق الجوفية هو 5-7 درجة مئوية. هذا أكثر من كافٍ لتشغيل المضخة الحرارية.

قد تتفاجأ ، ولكن يمكنك أيضًا استخدام نظام الصرف الصحي - حيث تكون درجات الحرارة أعلى من درجة حرارة الآبار. يمكن وضع خط الأنابيب في بالوعة أو بئر ، ولكن بشرط أن يتم تغطيته بالماء في جميع الأوقات. ويجب أن يكون الأنبوب مقاومًا كيميائيًا.

يعد المجمع الأفقي تحت الأرض مهمة شاقة للغاية: سيكون من الضروري إزالة التربة من عدة مئات من الأمتار المربعة إلى عمق تحت نقطة التجمد. هذه أحجام كبيرة جدًا لا يمكن إتقانها بمفردها أو حتى مع مساعد. وكما أظهرت الممارسة ، فإن مثل هذه الأنظمة غير فعالة في ظروفنا المناخية: فالشتاء شديد القسوة.

مع المجمعات العمودية ، الأمور ليست أفضل - لن تتمكن من الاستغناء عن معدات الحفر بصعوبة. يعتمد عدد الآبار وعمقها على التربة: نطاق إزالة الحرارة الممكنة من متر من البئر كبير جدًا. من 25 وات / م في الأنقاض الجافة والتربة الرملية ، حتى 80-85 وات / م في الحجر المسحوق الرطب والتربة الرملية أو الجرانيت. وعليه فإن الفرق في أطوال الآبار 3 مرات فأكثر.

فيما يلي رسم تخطيطي لتدفئة منزل بمضخة حرارية. عند استخدام بئرين ، كما في المثال الموصوف ، وفي حالة عدم وجود حلقة مغلقة ، يجب ألا تقل المسافة بين البئرين عن 20 مترًا. وتحتاج إلى مراعاة اتجاه التدفق حتى لا يخفض الماء البارد من المضخة درجة الحرارة في بئر "المتبرع"

في المثال الموصوف لمضخة حرارية محلية الصنع ، يكون مصدر الحرارة عبارة عن بئر ذات معدل تدفق مياه جيد. تصل المياه بسرعة كبيرة بحيث تغطي الاستهلاك للاحتياجات المنزلية وتكفي لنقل كمية الحرارة المطلوبة (تم حساب معدل تدفق المياه المطلوب وتم اختيار المضخة وفقًا لذلك). لكن مصدر الحرارة لهذا التعديل يمكن أن يكون أيًا من المصادر المذكورة أعلاه ، باستثناء الهواء.بعد تحديد مصدر الحرارة ، سيكون من الممكن عمل مضخة حرارية لتدفئة المنزل.

أنواع المضخات الحرارية

هناك ثلاثة أنواع من المضخات ، حسب مصدر توليد الحرارة:

"ماء طينية"

مضخة مياه التربة

"المياه المياه"

مضخة الماء إلى الماء

ماء هواء

مضخة الهواء والماء

يستخدم تركيب نوع "تربة-ماء" حرارة باطن الأرض. تظل درجة حرارة الأرض عند أفق يزيد عن 20 مترًا دون تغيير دائمًا ، وبالتالي يمكن للمضخة أيضًا أن تولد الطاقة المطلوبة على مدار العام. يوجد خياران للتركيب:

• محور عمودي؛
• مشعب أفقي.

في الحالة الأولى ، يتم حفر بئر بعمق حوالي 50-100 متر ويتم وضع أنابيب بها سائل تبريد متداول - سائل خاص غير متجمد - فيه.

يتم وضع المجمعات على عمق 5 أمتار ، حيث يتحرك المبرد أيضًا. لتدفئة منزل بمساحة 150 م 2 مطلوب قطعة أرض مساحتها 250 م 2 على الأقل ولا يمكن استخدامها للزراعة. يُسمح فقط بترتيب العشب المزخرف وأسرّة الزهرة.

تستخدم مضخة الماء إلى الماء الطاقة من المياه من البحيرات أو الآبار أو الآبار. حتى أن البعض تمكن من استخراج الحرارة من المصارف. الشيء الرئيسي هو أن الفلتر لا ينسد ولا ينهار المعدن.

عادة ما يُظهر هذا النوع أعلى كفاءة ، لكن لا يمكن تثبيته في كل منطقة ضواحي ، ويجب الحصول على تصريح لتشغيل المياه الجوفية. هذه الأجهزة هي أكثر نموذجية للإنتاج الصناعي.

تصميم الهواء إلى الماء أقل كفاءة من التصميمين الأولين ، حيث ينخفض ​​الإنتاج في الشتاء بشكل كبير. من ناحية أخرى ، عند تثبيته ، لا تحتاج إلى حفر أو حفر أي شيء. التثبيت مثبت ببساطة على سطح المنزل.

من تجربة تشغيل مضخة حرارية ذاتية الصنع

كما أوضحت الممارسة ، فإن أداء الخيار المعروض منخفض: 2.6-2.8 كيلو واط. ليست هناك حاجة للحديث عن الكفاءة العالية لهذه المضخة الحرارية: على مساحة 60 مترًا مربعًا عند -5 درجة مئوية في الهواء الطلق ، فهي نفسها تحافظ على +17 درجة مئوية. ولكن تم النظر في النظام وتثبيته تحت المرجل - المشعات ، عند درجة حرارة إدخال +45 درجة مئوية ، لا يمكنها ببساطة إعطاء المزيد. كان النظام في المنزل قديمًا ولم يتم زيادة عدد المشعات ، ولكن تم تسخينها حتى الآن في البرد بواسطة موقد.

إذا تمت إضافة مبادل حراري متجدد إلى الهيكل ، فسيؤدي ذلك إلى زيادة الكفاءة بنسبة 10-15٪. بالنظر إلى أن التكاليف منخفضة ، يمكنك القيام بذلك. ستحتاج إلى أنبوبين نحاسيين بطول 1.5 متر لكل منهما. واحد بقطر 22 مم ، والثاني - 10 مم. يتم لف موصل رباعي النواة (طوله 3-4 أمتار ، قطره 4 مم) على موصل أرق لزيادة مساحة التبادل الحراري ، ويتم لحام نهاياته بالأنبوب حتى لا يتم فكها. يتم إدخال أنبوب الجرح السلكي برفق في الأنبوب ذي القطر الأكبر. يجب تركيبه بين الضاغط والمبخر. الصقل غير مهم ، لكنه يزيد بشكل كبير من الكفاءة. صحيح ، في ظل ظروف معينة ، يكون الأمر غير آمن: يمكن أن يدخل الفريون الدافئ إلى الضاغط ، مما يؤدي إلى فشله.

تحسين الدائرة: يمكنك إضافة مبادل حراري متجدد ، مما سيزيد من الإنتاجية بحوالي 15-20٪

الخيار الثاني لزيادة الكفاءة ، وهو أكثر أمانًا وليس أقل فعالية ، هو بناء مبادل حراري إضافي لتسخين المياه أو الجليكول.

ما الذي تبحث عنه إذا قررت صنع مضخة الحرارة الخاصة بك. هناك بعض الأشياء التي لا يمكن تعلمها إلا من خلال التجربة:

• كانت تيارات البداية لهذا التثبيت الخاص لائقة للغاية. لم تكن هناك دائمًا موارد شبكة كافية لتشغيل التثبيت. لذلك ، إذا قمت بإجراء تثبيت جاد ، فمن الأفضل أن تأخذ ضاغطًا ثلاثي الطور ، وتزويد مدخلات ثلاثية الطور ، على التوالي. نعم ، ليس رخيصًا ، ولكن من أجل بداية مستقرة للضاغط أحادي الطور ، يلزم وجود مثبت إلكتروني للطاقة اللائقة ، والذي لا يمكن تسميته رخيصة أيضًا.
• لن تعطي المضخة الحرارية على نظام الرادياتير النهائي درجة حرارة الغرفة العادية.إنها مصممة لدرجات حرارة مختلفة لسائل التبريد ، والتي نادرًا ما تكون هذه التركيبات قادرة على توفيرها ، خاصة تلك المصنوعة في المنزل. لذلك ، قم إما بترقية النظام (إضافة نفس عدد أقسام المبرد على الأقل) ، أو تثبيت أرضيات مائية.
• إذا كان هناك ثلاث حلقات من الماء في البئر ، فهذا لا يعني أن لها مدينًا كبيرًا. أنت بحاجة إلى معرفة مقدار الماء الذي يمكنه إعطائه من خلال اختياره المستمر.

مبادئ تشغيل مضخة تسخين الماء والماء

التصميم مناسب لتنظيم الإمداد الحراري لمنزل أو مبنى خارجي ، إمداد مستمر بالماء الساخن. في الوقت نفسه ، يتم أخذ الحرارة من مصادر طبيعية: الأنهار والبحيرات والمياه الجوفية. حتى في الشتاء ، في العمق ، يحافظ السائل على درجة حرارة موجبة. من الممكن استخراج واستخدام الحرارة الناتجة عن الماء ، حتى في الصقيع الشديد.

في المضخة الحرارية من الماء إلى الماء ، يرتبط مبدأ التشغيل بدورة كارنو. جوهرها هو كما يلي: مادة تتحرك في دائرة مغلقة ، تحت تأثير العوامل ذات الطبيعة الفيزيائية والحرارية ، تغير حالتها من التجميع. يصبح سائلاً ، وبعد ذلك يتحول مرة أخرى إلى غاز. في هذه الحالة ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة وامتصاصها.

المكونات التي تتكون منها مضخة تسخين الماء والماء:

• وحدة ضاغط
• المبخر؛
• مكثف؛
• صمام التمدد من نوع الحث ؛
• نظام يتحكم تلقائيًا في المعلمات الرئيسية ؛
• العديد من خطوط الأنابيب النحاسية.
• المبردات.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية عمل المضخة الحرارية من الماء إلى الماء. يتم ضخ السائل في الأنابيب من المصدر إلى النظام ، حيث يتفاعل مع الغاز (الفريون). يغلي عند + 2-3 درجة مئوية. يتم امتصاص جزء من الحرارة بواسطة الفريون ويتم امتصاصه بواسطة وحدة الضاغط. هناك ، يتم ضغط الغاز ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته.

في الخطوة التالية ، يتم نقل مادة التبريد إلى المكثف لتسخين الماء. يمكن تسخين السائل حتى +80 درجة. علاوة على ذلك ، فإنه يتحرك على طول أنابيب هيكل التدفئة. بعد التبريد ، يتم توجيه الماء إلى المبخر ، ثم يتم تصريف السائل في البئر المستقبلة. يتحول الفريون ، بعد أن يكون في جهاز التكثيف ، إلى حالة سائلة. ثم يذهب إلى الخانق ، حيث يعود إلى نقطة البداية. ثم تستأنف الدورة.

النتائج

مما لا شك فيه أن تكلفة المضخة الحرارية من مكيف الهواء أقل بعدة مرات من خيارات المصنع الجاهزة ، حتى تلك المصنوعة في الصين. ولكن هناك الكثير من الفروق الدقيقة هنا: تحتاج إلى الاهتمام بمصدر وكمية الحرارة المزودة ، وحساب طول المبادلات الحرارية (الملفات) بشكل صحيح ، وتثبيت التشغيل الآلي ، وتوفير الطاقة المضمونة ، وما إلى ذلك. لكن إذا كنت قادرًا على حل هذه المشكلات ، فهذا مفيد بلا شك. دعني أقدم لك بعض النصائح: في السنة الأولى من المستحسن جدًا أن يكون لديك تدفئة احتياطية ، والاختبار والتشغيل التجريبي ، من الأفضل إجراء ذلك في الصيف ، بحيث يكون هناك وقت لمراجعة الوحدة قبل بدء موسم التدفئة.

عمل مضخة حرارية للاحتياجات المنزلية

من المربح والمريح صنع مضخة حرارية لتدفئة المنزل بيديك. الاحصائيات تدعي ذلك TN لمنزل بمساحة 200 متر مربع سيؤتي ثماره خلال السنوات الثلاث الأولىوهذا ليس الحد الأقصى ، بالنظر إلى التكلفة المتزايدة للوقود والكهرباء. يمكنك تقليل هذه التكاليف إذا كان هناك حرفيون في المنزل يمكنهم تجميع مضخة من مواد الخردة. لهذا سوف تحتاج:

1. ضاغط قوي ، على سبيل المثال لمكيف الهواء. إذا لم يكن هناك شيء من هذا القبيل في المنزل ، فيمكنك استلامه من ورش تصليح الثلاجات ومكيفات الهواء. من أجل ذلك ، تحتاج أولاً إلى إعداد الحامل في مكان مناسب (عادةً على جدار المنزل).
2. مكثف ، يمكنك صنعه بنفسك.اصنع ملفًا من أنبوب نحاسي بسمك جدار لا يقل عن 1 مم ، ويجب وضعه في جسم معدني ملحوم بحجم مناسب. قم بتثبيت الصنابير والوصلات اللازمة عليها. كما يتم وضعها على الحائط بجانب الضاغط. من أجل تصنيع الملف بجودة عالية ، يتم لف الأنبوب النحاسي ، على سبيل المثال ، على أسطوانة غاز ، ويتم تثبيت مسافة الدوران بزاوية من الألومنيوم. من الأفضل تكليف التركيب النهائي للمكثف (لحام أنبوب نحاسي ، وضخ الفريون ، وما إلى ذلك) إلى محترف حتى لا يتلف HP ولا يتعرض للإصابة أثناء التجميع أو التشغيل.
3. المبخر - حاوية لتحويل سائل التبريد إلى حالة بخار. يدخل البخار الناتج إلى الضاغط الذي يضخه تحت الضغط إلى المكثف.
4. صمام التحكم. من الضروري الشراء ، مع مراعاة معلمات المضخة.
5. ربط عناصر الأنابيب بالمخطط ، اعتمادًا على نوع التثبيت المحدد.
6. تحقق من الضيق الهيدروليكي لأنظمة خطوط الأنابيب عن طريق اختبار الضغط (الهواء أو الماء).
7. يتحققون من موثوقية معدات الطاقة في المنزل.