يحتاج المنزل الحديث إلى نظام تهوية عالي الجودة. إنها مسألة صحة وعافية - الجميع يريد أن يتنفس هواء نقيًا ونقيًا وخالٍ من الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض. حدث أن تم بناء المنزل في قرية صغيرة بعيدة بما فيه الكفاية عن المدينة واتصالاتها الرئيسية. علاوة على ذلك ، في الظروف الروسية ، يجب أيضًا تدفئة المساكن لجزء كبير من العام.
لذلك ، قمنا ببناء منزل هيكلي بمساحة 200 متر مربع مع نظام تهوية جيد التصميم ، من مصادر الحرارة - فقط الكهرباء. بدا اختيار نظام التدفئة واضحًا - فقد قرروا البقاء على مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء متوافقة مع التهوية.
لماذا لا الحطب؟
يقوم جيراننا بشكل أساسي بتسخين مواقد الحطب ، لكن هذا الخيار لم يكن ممتعًا في البداية. كل عام من الضروري تخزين الوقود وتنظيف الغلاية ومراقبة احتراقها. مع الكهرباء ، أصبح كل شيء أبسط بكثير - ضغطت على مفتاح التبديل ، وبدأت الحرارة. العيب الوحيد لهذه الطريقة هو ارتفاع تكلفة الكهرباء. في وقت بدء تشغيل نظام التدفئة ، كانت تكلفة كيلوواط / ساعة في منطقة موسكو 5.29 روبل.
بطبيعة الحال ، أردنا استخدام مثل هذا المورد الثمين اقتصاديًا قدر الإمكان ، لذلك استقرنا على مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء. هذا هو الخيار الأرخص ، فهو يعمل تقريبًا مثل مكيف الهواء.
أنظمة تدفئة مركزية ومتباعدة
يمكن اختزال دور المضخة الحرارية من الهواء إلى الهواء في التطبيقات المنزلية إما لتسخين الغرف الفردية ، عندما لا يكون هناك معنى خاص "لقيادة" وحدة التدفئة الرئيسية ، أو إلى إعادة تجهيز غرفة المرجل بالكامل. في الحالة الأخيرة ، يصبح المرجل الكهربائي أو الغازي مصدر تدفئة احتياطيًا ، مما يساعد المضخة الحرارية على التعامل مع درجات الحرارة المنخفضة للغاية أو انقطاع التيار الكهربائي.
يبدو أن التطبيق المحلي للمضخة الحرارية أكثر حكمة. لماذا يتم وضع سياج لنظام تدفئة معقد إذا كانت أجهزة التدفئة المحلية توفر تنظيمًا مرنًا للمناخ ، ولن يؤدي انهيار أحدها إلى تبريد المبنى بأكمله؟ ومع ذلك ، هناك عدد من الحجج ضد هذا النهج:
يتطلب السخان المركزي القائم على مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء وضع شبكة من مجاري الهواء ، وهو أمر صعب بشكل خاص بالنسبة لنوع مترابط من الأسقف والجدران. ولكن هناك أيضًا مزايا مثل هذا النظام:
معلمات تشغيل المعدات
من النادر حدوث صقيع شديد في منطقة موسكو ، وقد أظهرت التجربة أن درجة الحرارة نادراً ما تنخفض إلى ما دون -25 درجة مئوية. تم حساب أنه في مثل هذه الظروف ، ستكون المضخة التي تنتج 15 كيلو واط من الحرارة كافية لمنزل المنطقة المتاحة. كلفتنا ميزانية النظام حوالي 150000 روبل.
تتغير كفاءة مضخات الهواء أيضًا حسب الظروف الخارجية. في حالتنا ، اتضح أنه مع استهلاك 1 كيلو واط / ساعة من الكهرباء ، أنتج النظام 2-2.5 كيلو واط من الحرارة. إنه الحد الأدنى. إذا كان هناك ضوء يذوب في الخارج مع درجة حرارة أعلى بقليل من الصفر ، فإنه يعطي 3.5 كيلو واط من الحرارة.
يتم تدفئة المنزل بالتساوي عن طريق الهواء الدافئ ، ولا توجد مشعات أو أرضيات دافئة. يتم إضافة الهواء الخارجي النقي باستمرار إلى النظام من خلال جهاز التعافي.
تتمثل مهمة جهاز التعافي في توفير حرارة إضافية. بمساعدتها ، يتم تسخين الهواء القادم من الشارع بواسطة الهواء الذي يتم طرده بالقوة من المنزل ، على سبيل المثال ، من الحمامات. يتم ضبط درجة حرارة الغرفة المطلوبة على جهاز التحكم عن بعد.
التحكم الآلي ، في الليل تنخفض درجة الحرارة لمزيد من الراحة.
مبدأ تشغيل المضخة الحرارية من الهواء إلى الهواء
يشبه المبدأ العام لتشغيل المضخة الحرارية من نواحٍ عديدة تلك المستخدمة في مكيف الهواء ، في وضع "تدفئة الغرفة" ، مع الاختلاف الوحيد. المضخة الحرارية "شحذ" للتدفئة ، ومكيف الهواء لتبريد الغرف. يتم استخدام طاقة الهواء منخفضة الدرجة أثناء التشغيل. نتيجة لذلك ، تم تقليل استهلاك الطاقة بأكثر من 3 مرات.
مبدأ تشغيل وحدة ضخ الحرارة من الهواء إلى الهواء ، دون الخوض في التفاصيل الفنية ، كما يلي:
- يحتفظ الهواء ، حتى في درجات الحرارة السلبية ، بكمية معينة من الطاقة الحرارية. يحدث هذا حتى تصل قراءات درجة الحرارة إلى الصفر المطلق. معظم طرز HP قادرة على استخلاص الحرارة عندما تصل درجة الحرارة إلى -15 درجة مئوية. أطلقت العديد من الشركات المصنعة المعروفة محطات لا تزال تعمل عند -25 درجة مئوية وحتى -32 درجة مئوية.
- يحدث امتصاص الحرارة المنخفضة بسبب تبخر الفريون المنتشر على طول الدائرة الداخلية لـ HP. لهذا ، يتم استخدام مبخر - وحدة يتم فيها تهيئة الظروف المثلى لتحويل مادة التبريد من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. في نفس الوقت ، وفقًا للقوانين الفيزيائية ، يتم امتصاص كمية كبيرة من الحرارة.
- الوحدة التالية الموجودة في نظام التدفئة من الهواء إلى الهواء هي الضاغط. هذا هو المكان الذي يتم فيه توفير المبردات الغازية. يتراكم الضغط في الحجرة ، مما يؤدي إلى تسخين حاد وكبير للفريون. من خلال فوهة ، يتم حقن مادة التبريد في المكثف. يتميز ضاغط المضخة الحرارية بتصميم حلزوني ، مما يسهل بدء التشغيل في درجات حرارة منخفضة.
- يوجد في الوحدة الداخلية ، الموجودة مباشرة في الغرفة ، مكثف يعمل في نفس الوقت كمبادل حراري. يتم تكثيف الفريون الغازي المسخن عن قصد على جدران الوحدة ، مما يعطي طاقة حرارية. تقوم المضخة الحرارية بتوزيع الحرارة المتلقاة بطريقة مشابهة لنظام الانقسام. يسمح بتوزيع قناة الهواء الساخن. هذا الحل عملي بشكل خاص عند تدفئة المباني السكنية الكبيرة والمستودعات والمباني الصناعية.
يرتبط مبدأ تشغيل المضخة الحرارية من الهواء إلى الهواء وكفاءتها ارتباطًا مباشرًا بدرجة الحرارة المحيطة. كلما كان الجو أكثر برودة "خارج النافذة" ، انخفضت إنتاجية المحطة. يتوقف تشغيل المضخة الحرارية من الهواء إلى الهواء عند درجة حرارة -25 درجة مئوية تحت الصفر (في معظم الموديلات) تمامًا. للتعويض عن نقص الحرارة ، يتم تركيب مرجل احتياطي. الاستخدام المتزامن الأمثل لعنصر التسخين الكهربائي.
تتكون المضخات الحرارية من الهواء إلى الهواء من وحدتين خارجية وداخلية.التصميم يشبه إلى حد كبير نظام الانقسام ويتم تثبيته بطريقة مماثلة. الوحدة الداخلية مثبتة على الحائط أو بالسقف. يتم ضبط الإعدادات باستخدام جهاز التحكم عن بعد.
بالنسبة للمناطق الشمالية ، فإن مخطط التسخين باستخدام مضخة تسخين الهواء سيكون غير فعال ؛ من الأفضل اختيار منشآت الطاقة الحرارية الأرضية.
ما هو الفرق بين المضخة الحرارية من الهواء إلى الهواء ومكيف الهواء
تعمل المضخة الحرارية من الهواء إلى الهواء كمكيف هواء ، ولكن لها اختلافات كبيرة من حيث التصميم والأداء. على الرغم من وجود أوجه تشابه سطحية ، في الواقع ، فإن الاختلافات كبيرة ، إذا كنت تهتم بالخصائص التقنية:
- أداء - مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء لتدفئة المنزل ، تعمل بأكبر قدر ممكن من الكفاءة لتدفئة الغرفة. بعض الطرز قادرة على تبريد الهواء. أثناء تكييف الغرفة ، تكون كفاءة الطاقة أقل بكثير من مكيفات الهواء التقليدية.
- الربحية - حتى مكيفات الهواء العاكسة ، أثناء التشغيل ، تستهلك كهرباء أكثر مما تتطلبه التدفئة بواسطة مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء. عند التبديل إلى وضع التدفئة ، تزداد تكاليف الكهرباء بشكل أكبر. بالنسبة لمضخات الحرارة ، يتم تحديد معامل كفاءة الطاقة وفقًا لـ COP. متوسط مؤشرات المحطات 3-5 وحدات. تكاليف الكهرباء في هذه الحالة هي 1 كيلوواط لكل 3-5 كيلو واط من الحرارة المستلمة.
- نطاق التطبيق - تستخدم المكيفات للتهوية والتدفئة الإضافية للغرفة بشرط ألا تقل درجة الحرارة المحيطة عن +5 درجة مئوية. تستخدم المضخات الحرارية من الهواء إلى الهواء كمصدر رئيسي للتدفئة على مدار العام في خطوط العرض الوسطى. مع تعديل معين ، يمكن استخدامها لتبريد الغرف.
أثبتت التجربة العالمية لاستخدام مضخات التدفئة الحرارية لنظام الهواء إلى الهواء بشكل مقنع أن استخدام مصادر الطاقة المتجددة ليس ممكنًا فحسب ، بل إنه مربح اقتصاديًا أيضًا ، على الرغم من الحاجة إلى الاستثمار الأولي.
توزيع الحرارة على الغرف
كل غرفة تحتاج إلى كمية الحرارة الخاصة بها. على سبيل المثال ، في غرف الزاوية ، مطلوب دائمًا المزيد منها ، لأن لها جداران باردان. قمنا بحل مشكلة التوزيع بمساعدة صمامات البوابة.
في أماكن أخرى ، يتم تنظيم التدفق بواسطة صمامات على الشبكات. لا يقفون فقط في السقف ، ولكن أيضًا في الأرضية. هذا مهم جدًا للتدفئة الموحدة والراحة - يعلم الجميع أن الهواء الدافئ يرتفع. يتم ترتيب سحب الهواء للعادم من المبنى بطريقة مماثلة - يتم إنتاجه من السقف ومن الأرضية.
وقد سبق ذكر كيفية إخراج الهواء من الحمامات: إلى الشارع من خلال جهاز التعافي ، فلا تنتشر الروائح في جميع أنحاء المنزل.
مبدأ التشغيل
يتضمن هذا النوع من المضخات الحرارية المكونات التالية:
- تركيب ضغط
- مبخر مجهز بمروحة خاصة ، يتم بمساعدة تدفق الهواء القسري ؛
- صمام توسع؛
- أنابيب مصنوعة من النحاس عالي الجودة (بمساعدتهم ، يتحرك الفريون بين مساحة الشارع والكوخ) ؛
- مكثف ، يتم بمساعدته توزيع الهواء الساخن في جميع أنحاء المباني السكنية وغير السكنية للمنشأة.
بعد أن يدخل تدفق الهواء من الخارج إلى النظام بمساعدة المروحة ، فإنه يمر عبر زعانف المبخر الخارجي. يستخدم الفريون الطاقة الحرارية المستلمة ، ويتحول تدريجياً إلى حالة غاز. بعد ذلك تدخل المادة الغازية إلى المكثف. عند دخول الأنابيب النحاسية ، ينتقل الغاز إلى الكتلة الداخلية للنظام.
بمجرد أن يدخل الفريون المكثف الموجود في الجزء الداخلي من المنزل ، فإنه "يتحول" مرة أخرى إلى حالة سائلة ، بسبب انتقال التدفقات الدافئة إلى المناطق الداخلية لجميع غرف المسكن.مطلوب صمام تمدد لتخفيف الضغط الزائد.
الجزء الخارجي
تقع الوحدة الخارجية للمضخة الحرارية خلف فتحات التهوية الشفافة. إنه كبير بما يكفي ويشبه مكيف الهواء الصناعي. في فصل الشتاء ، يتجمد جسم المضخة ويغطى بطبقة ثلجية كثيفة. هذه عملية منصوص عليها في عملها - وفقًا لخوارزمياتها الداخلية ، يذهب الجهاز بانتظام لإزالة الجليد والذوبان تمامًا. بعد ذلك يتكرر كل شيء.
الشركات المصنعة والأسعار
ما هو موجود في السوق وما هي العلامات التجارية التي تقدم لنا مضخات حرارية من الهواء إلى الهواء. هذه الشركات بشكل رئيسي من الصين واليابان وألمانيا. عند اختيار نموذج معين ، تحتاج إلى الاعتماد على البيانات الموجودة في الوثائق الفنية ، وكذلك على مراجعات الأصدقاء والمشترين على الإنترنت. وتجدر الإشارة إلى أن أفضل مضخات الهواء تصنع في أرض شروق الشمس. كانوا من بين أول من أتقن هذه التكنولوجيا لتدفئة المنازل والمباني الصناعية. دعنا نلقي نظرة على عدد قليل من العلامات التجارية الرائدة في السوق المحلية.
- ميتسوبيشي. هذه الشركة مألوفة لمواطنينا من السيارات. لكن الشركة اليابانية تنتج العديد من المعدات المفيدة الأخرى. من بين مزايا المضخات الحرارية لهذه الشركة ، يسمي الخبراء تصميمًا فريدًا يسمى ZUBADAN. بفضلها ، تمكنت Mitsubishi من تحسين أداء التركيب وتقليل استهلاك الطاقة. تعمل مضخات الهواء الخاصة بهذه الشركة حتى 25 ناقصًا خارج النافذة. في تشكيلة Mitsubishi ، توجد نماذج ذات أنظمة متعددة المناطق لتدفئة المباني الصناعية ؛
- شركة رائدة أخرى هي دايكن. تم دمج نماذج الشركة بالكامل في النظام البيئي للمنزل وتوفر مناخًا محليًا مستقلًا ، اعتمادًا على رغبات المالكين. تقوم شركة Daikin بتصنيع مضخات جو-جو للبيئات السكنية والتجارية والصناعية. يمكن أن تعمل الأنظمة للتدفئة والتبريد. يمكن أيضًا إضافة معدات الماء الساخن ؛
- في هذه الشركة ، ينصب التركيز الرئيسي على إنتاج الأنظمة المدمجة. أيضًا ، يولي مصممو فوجيتسو اهتمامًا كبيرًا بالوظائف الإضافية لمعداتهم. تعمل نماذج مضخات الهواء على تسخين الهواء وتبريده. غالبًا ما يتم إضافة نظام الماء الساخن إلى هذه الأنظمة. تقدم Fujitsu بشكل أساسي مضخات هواء إلى هواء بسيطة وصغيرة الحجم لتدفئة المباني السكنية.
وحدة ضخ الحرارة الخارجية
عند اختيار نموذج معين ، يوصي الخبراء بالاهتمام بالخصائص التقنية. على سبيل المثال ، COP ودرجة حرارة "أعلى" التي تعمل بها المضخة.
إذا تحدثنا عن سعر المضخات الحرارية ، فسيتم تحديده من خلال معاييرها الفنية ووجود وظائف إضافية. نطاق الأسعار كبير. يمكن تسمية نطاقات التكلفة التالية حسب فئة المعدات:
- النماذج المنزلية. يقومون بتدفئة غرف تتراوح مساحتها من 100 إلى 140 متر مربع. السعر من 250 إلى 350 ألف روبل.
- نماذج المستودعات شبه الصناعية. السعر من 0.5 إلى 0.8 مليون روبل ؛
- نماذج الإنتاج. أعلى أداء (حتى 90 كيلووات) وسعر. يمكن استخدامها في ظروف التشغيل غير المواتية. السعر يتراوح من 0.9 إلى 3 مليون روبل.
لا تنس أنه إلى الأسعار المذكورة أعلاه ، تحتاج أيضًا إلى إضافة تكلفة تصميم وتركيب التثبيت. هذا يساهم بشكل كبير في تكلفة تدفئة المباني الكبيرة مع العديد من الغرف المفصولة بالقواطع.
الاستنتاجات على أساس نتائج الاستخدام
يكلف نظام التهوية والتدفئة بالكامل حوالي 280.000 روبل. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن العمل تم تنفيذه من تلقاء نفسه ، وعند شراء المعدات والمواد ، تم استخدام مواهب التخفيضات "الضائعة" إلى أقصى حد.
لا يعتقد الكثيرون أنه في خطوط العرض لدينا من الممكن تسخين الهواء المسخن بالكهرباء.من تجربتنا الخاصة ، يمكننا القول أن هذا حقيقي. مثل هذه الأنظمة تعمل وتوفر المال. متوسط المبلغ الشهري للتدفئة في بلدنا هو 6000-8000 روبل. من تجربة الجيران الذين لديهم منازل من نفس الحجم ، نعلم أنهم يدفعون 20000 و 25000 روبل شهريًا. اتضح أن جميع تكاليفنا لتركيب مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء ستؤتي ثمارها بالكامل في غضون عامين تقريبًا.
كيف يعمل ونقاط الضعف
يمكن أن تكون مضخات تسخين الهواء بمثابة أبسط وسيلة للتدفئة المحلية ، فضلاً عن كونها جوهر نظام التدفئة المركزي. ميزتهم الرئيسية هي الاستقلال التام عن المرافق الأخرى في المنزل ، باستثناء الشبكة الكهربائية. وبالتالي ، يمكن تركيب نظام تسخين الهواء في أي مرحلة من مراحل البناء ، وحتى بعد اكتماله النهائي.
يقوم المبرد بمعظم العمل داخل مضخات الحرارة. تحتوي هذه المادة على درجة غليان منخفضة جدًا تصل إلى -30 درجة مئوية. أثناء التبخر ، يمتص السائل الطاقة ، وأثناء التكثيف ، يطلقها في البيئة الخارجية. لا يمكن لأبخرة المبردات أن تتكثف بشكل طبيعي ؛ لذلك ، يتم تشغيل الضاغط ، مما يزيد من الضغط و "يضغط" على درجة الحرارة. وبالتالي ، يتم تبريد الهواء الخارجي بشكل فائق ، على سبيل المثال ، من -5 إلى -15 درجة مئوية ، وتعود دلتا المتبقية البالغة 10 درجات مئوية إلى داخل المنزل على شكل حرارة مفيدة.
جهاز المضخة الحرارية من الهواء إلى الهواء: 1 - الهواء الخارجي ؛ 2 - مبادل حراري خارجي ؛ 3 - كتلة خارجية ؛ 4 - ضاغط 5 - الوحدة الداخلية ؛ 6 - هواء داخلي دافئ ؛ 7 - مبادل حراري داخلي ؛ 8 - صمام ثرموستاتي
بالطبع ، كل شيء ليس ورديًا كما يصفه مصنعو معدات التدفئة. الفعالية الحقيقية للنظام محدودة بعاملين:
- تحدد نقطة غليان المبرد الحد الذي تكون فيه المضخة الحرارية قادرة من حيث المبدأ على العمل. معظم الأجهزة قادرة على التوليد في درجات حرارة خارجية من -5 إلى -15 درجة مئوية ، أغلى (Zubadan) تعمل حتى -25 درجة مئوية. في أنظمة التدفئة المعقدة القائمة على المضخات الحرارية ، يمكن استخدام مبخر إضافي في الوحدة الخارجية.
- يحدد عامل التحويل (COP) نسبة ناتج الحرارة إلى الطاقة الكهربائية المطبقة. تتناسب القيمة الحقيقية للمعامل عكسياً مع الاختلاف في درجات حرارة الهواء داخل المبنى وخارجه. وبالتالي ، في حالة الصقيع الشديد ، يكون أداء HP أقل بشكل ملحوظ.
