يجب أن أستخدم مضخة حرارية لتدفئة المنزل

لا تزال صناعة الضخ غير ثابتة ، والحلول الهندسية الجديدة آخذة في الظهور استناداً إلى التقنيات المألوفة. وغالبًا ما يخفي المسوقون المهتمون بجني الأرباح وزيادة المبيعات البيانات المتعلقة بمنتج معين ، ويروجونها على أنها ثورية ، لا مثيل لها. المثال الأبرز هو مضخات الحرارة. المواد الترويجية لا تصف مبدأ تشغيل هذه الأجهزة ، ولا مستوى الكفاءة لتدفئة المنزل. ومع ذلك ، يمكن فهم كيفية عمل كل شيء ، وكيف يمكن أن يكون هذا النظام أو ذلك مفيدًا ، من هذه المادة.

ما هي المضخة الحرارية ، نطاقها

التعريف الفني لمضخة الحرارة هو جهاز لنقل الطاقة من منطقة إلى أخرى مع زيادة متزامنة في فعالية عملها. من السهل توضيح هذا الميكانيكي. تخيل دلو من الماء البارد وكوب ساخن. لتسخينها ، يتم إنفاق قدر معين من الطاقة من علامة حرارية معينة. ومع ذلك ، فإن فعالية تطبيقه مختلفة. إذا قمت في الوقت نفسه بتقليل درجة حرارة دلو من الماء بمقدار 1 درجة ، فإن الطاقة الحرارية الناتجة يمكن أن تجعل السائل في الزجاج يغلي تقريبا.

هذه الميكانيكا هي التي تعمل بها المضخة الحرارية ، والتي يمكنك من خلالها تسخين المسبح أو توفير التدفئة الكاملة لمنزل ريفي. ينقل التثبيت الحرارة من منطقة إلى أخرى ، بشكل عام خارج الغرفة. هناك العديد من التطبيقات لمثل هذه التقنية.

1. في معدلات معينة من طاقة المضخة الحرارية تدفئة المنزل تصبح غير مكلفة وفعالة.
2. من السهل القيام بها DHW مع مضخة الحرارةاستخدام الغلايات التسخين الثانوي.
3. مع بعض الجهد والتصميم المناسب ، فإن الإنشاء متاح بالكامل. نظام التدفئة مستقلةمدعوم من الألواح الشمسية.
4. معظم نماذج المضخات الحرارية مقبولة. للأرضية الدافئة ، تستخدم كدائرة تدفئة.

لتحديد وشراء نظام مناسب ، أولاً وقبل كل شيء ، من الضروري تعيين المهمة بشكل صحيح قبل ذلك. وفقط بعد طرح متطلبات الطاقة وتقييم مدى قبول أنواع الفردية من المراجل الحرارية لتلبية جميع الاحتياجات.

المبدأ العام للعمل

من الناحية التكنولوجية ، تعمل مضخة الحرارة وفقًا لما هو مألوف للجميع دورة كارنوت، سلسلة من التحولات لحالات المادة. يمكن أن تكون هذه الكلمات غريبة تمامًا على معظم المستخدمين. ومع ذلك ، من الناحية العملية كل واحد منهم لديه جهاز واحد على الأقل في المنزل ، استنادا إلى هذه العملية المادية.

بعبارات بسيطة ، مضخة حرارية هي ثلاجة. أي نموذج منزلي يستخدم فيه المواطنون لتخزين اللحوم والمشروبات هو سخان بكفاءة تزيد عن 100٪.كل شيء يعمل على النحو التالي:

• ترفع الثلاجة الحرارة من المنتجات الموضوعة فيها وتنقلها إلى الشبكة ، وبالتالي إلى حيز الغرفة ؛
• في نفس الوقت ، يتم تسخين الهواء بواسطة الضاغط.

نتيجة لذلك ، إنفاق كمية معينة من الكهرباء ، يتلقى المستخدم اثنين من مصادر الحرارة ، واحدة منها (الطاقة التي يتم أخذها بعيدا عن المنتجات) مجانية تماما.

هذا هو مبدأ المضخة الحرارية. يحتوي الجهاز على مخطط وظيفي عكسي مقارنة مع الثلاجة - حيث يكون المبادل الحراري وشواية الرادياتير مفيدًا وهما المسؤولان عن الكفاءة النهائية للوحدة. كل شيء يعمل على النحو التالي:

• يقع دائرة استخراج الحرارة خارج الغرفة ، وتحيط بها بيئة درجة حرارة مستقرة.
• أثناء تشغيل المضخة الحرارية ، يتم تقليل درجة حرارة سائل التشغيل بالقوة بواسطة العمليات الفيزيائية الطبيعية تحت المؤشرات البيئية ؛
• يتم التخلص من الحرارة بواسطة سائل العمل ، وتعتمد شدته على اختلاف درجة الحرارة ؛
• يدخل السائل العامل دائرة تحويل الحالة والمبادل الحراري للغرفة ؛
• يتم إطلاق الطاقة في الهواء أو غيرها من الوسائط ؛
• يتم توفير السائل العامل في الحالة الأولية إلى بداية الدورة (دائرة استخراج الحرارة).

نظام التدفئة هذا له العديد من المزايا والعيوب. ومع ذلك ، في ظل الظروف المثلى ، تظهر مضخة الحرارة وفورات كبيرة. سوف يتطلب تسخين منزل 70-80٪ أقل تكلفة مقارنة بالغلايات الكلاسيكية والغلايات الصلبة.

الكفاءة القصوى لمضخة الحرارة تعتمد على العديد من العوامل. بعض الحلول التكنولوجية قادرة على حل عدد محدود من المهام فقط. يقترح آخرون تركيب مضخة حرارة معقدة.

اليوم ، هناك عدد من الأجهزة المنزلية التي لا يشك أصحابها حتى أنهم يستخدمون أفكارًا مبتكرة وثورية لاختيار حرارة البيئة. علاوة على ذلك ، يمكن أن يحدث هذا حتى في درجات حرارة الهواء السلبية خارج النافذة. إنه كذلك تكييف الهواء مع وظيفة التدفئة، والتي ، في الواقع ، بنيت على آليات مضخة الحرارة. ستتم مناقشة مبادئ تشغيل مثل هذه الأجهزة جوًا لاحقًا.

مخطط تدفئة منزل خاص باستخدام مضخة حرارية

يتضمن المخطط الأمثل لاستخدام مضخة حرارية للتدفئة المنزلية خزان التخزين. مبسطة ، يبدو مثل هذا:

هنا ، تكون الكتل 1 و 2 هي الصمامات ، والتي تحل مشكلة تنظيم تدفقات الحرارة الواردة. يمكن أن تكون تداخلاً يدويًا للتدفق أو تشكل رؤوسًا حرارية تلقائية. بلوك 3 هو نظام ترموستات أو جهاز استشعار شائع.

تعمل التدفئة وفقا للمبدأ التالي:

• المضخة الحرارية تأخذ الحرارة من البيئة و تسخن الماء.
• يدخل السائل إما المبادل الحراري للتدفئة الثانوية لخزان التخزين ، أو يدور في دائرة واحدة ؛
• نظام التدفئة مبني على المبدأ الكلاسيكي ، يتم توفير تدفق المياه فيه بواسطة مضخة دائرية.

مخطط هو مبين في الشكل - الحد الأدنى من معدات المنزل. يمكن إضافته بسهولة. على وجه الخصوص ، لا أحد يزعج تثبيت دبابتين واستخدام مبدأ سائل التدفئة الثانوية. واحد منهم - مرجل مضخة حرارية (مثبتة مباشرة في منفذ الأخير) - يستخدم لإمداد الماء الساخن. خزان أكثر حجمية يحل مشكلة توفير المبرد لنظام التدفئة.

خيار ممتاز يعمل التدفئة المنزلية مع مضخة الحرارة، والقدرة التراكمية ونظام الطابق المعزول بالحرارة.في هذه الحالة ، ليس من الضروري تسخين السائل إلى درجة حرارة عالية. المعدل الأمثل للتدفئة تحت البلاط - من 30 إلى 40 درجة. يشبه مخطط التسخين المخطط المذكور بالفعل ، ولكن بدلاً من المشعاعات ، يتدفق الماء إلى وحدة التجميع مع التحكم في التدفق الخاص بها.

تصنيف المضخات الحرارية حسب خصائص الوسائط

تصنيف المضخات الحرارية ضخمة جدا. تقسم الأجهزة وفقًا لنوع سائل العمل ، ومبدأ تغيير حالته الفيزيائية ، واستخدام أجهزة التحويل ، وطبيعة حاملة الطاقة اللازمة للتشغيل. إذا اعتبرنا أن النماذج مع مجموعات مختلفة من معايير التصنيف يتم عرضها في السوق ، يصبح من الواضح أنه من الصعب تحديد كل شيء. ومع ذلك ، يمكنك النظر في المبادئ الأساسية لقسم المجموعة.

يعتمد التركيب والتصميم والخصائص النهائية لمضخة الحرارة على معلمات مصدر الحرارة والبيئة المتلقية. اليوم هناك عدة أنواع من الحلول الهندسية.

في الهواء على الهواء

مضخات حرارية هوائية - معظم الأجهزة الشائعة. فهي صغيرة الحجم وبسيطة إلى حد ما.على آليات هذا النوع من مكيفات الهواء المنزلية تعمل مع وضع التدفئة. مبدأ التشغيل بسيط:

• يتم تبريد مبادل حراري الشارع تحت درجة حرارة الهواء ويأخذ الحرارة.
• بعد ضغط الفريون الوافد إلى المبرد ، تزداد درجة حرارته إلى حد كبير ؛
• المروحة داخل الغرفة ، تهب المبادل الحراري ، تسخن الغرفة.

لا يتم بالضرورة اختيار الطاقة البيئية بواسطة مبادل حراري خارجي. لهذا الغرض ، يمكن إجبار الهواء على كتلة موجودة في الغرفة. هذا هو كيف بعض العمل أنظمة القنوات.

إذا ضغطت الفريون وتوسعت في مكيف الهواء ، ثم في مضخات الحرارة دوامة يتم استخدام الهواء البسيط. آليات العمل متشابهة: قبل دخول الغاز إلى المبادل الحراري الداخلي ، يتم ضغط الغاز ، وبعد التخلي عن الطاقة ، يتم نفخه بواسطة تيار كثيف إلى غرفة استخراج الحرارة.

إن مضخة الحرارة الدوامة هي عبارة عن تركيب ضخم كبير يعمل بكفاءة فقط عندما تكون درجة الحرارة المحيطة عالية. لذلك ، يتم تثبيت هذه الأنظمة في ورش صناعية ، فإنها تستخدم غازات العادم من الأفران أو الهواء الساخن لنظام تكييف الهواء الرئيسي كمصدر للحرارة.

الماء إلى الماء

تعمل مضخة حرارية الماء إلى الماء على نفس المبدأ مثل المنشآت الأخرى. فقط وسائل نقل الطاقة مختلفة. تم تجهيز المعدات تحقيقات الغمر، حتى أنه في ظروف الشتاء القاسي ، للوصول إلى آفاق المياه الجوفية مع درجات حرارة إيجابية.

اعتمادا على احتياجات التدفئة ، يمكن أن تكون أنظمة المضخات الحرارية المائية إلى المياه مختلفة الأحجام تماما. على سبيل المثال ، بدءاً من عدة آبار تم حفرها حول منزل خاص ، وتنتهي بمبادلات حرارية ذات مساحة كبيرة تقع مباشرة في طبقة المياه الجوفية التي يتم وضعها خلال مرحلة تشييد المباني.

تتميز مضخات تسخين الماء إلى الماء بإنتاجية أكبر وطاقة إنتاج فعالة.. والسبب هو زيادة السعة الحرارية للسائل. إن طبقة الماء التي يقع فيها مسبار أو مبادل حراري تعطي الطاقة بسرعة ، وبسبب الحجم الضخم فإنها تقلل من خصائصها قليلاً ، مما يساهم في التشغيل المستقر للنظام. كما أن معدات المياه إلى المياه مختلفة. زيادة الكفاءة.

الماء والهواء والماء

يجب اختيار الأنظمة المجمعة بعناية. في الوقت نفسه ، يتم تقييم الظروف المناخية القائمة بعناية. على سبيل المثال ، تتمتع دورة مضخة حرارة الماء إلى الهواء بكفاءة عالية للتدفئة. في المناطق ذات الصقيع الشديد. إن نظام الهواء إلى الماء بالتوازي مع الأرضية الدافئة ومراجل التدفئة الثانوية المتراكمة قادرة على إظهار أكبر قدر من التوفير في المناطق ، حيث درجة حرارة الهواء نادرا ما تقل عن -5 ... -10 درجة.

تذوب (المياه المالحة) -المياه

المضخة الحرارية لهذه الفئة هي نوع من العربات. يستطيع تطبق حرفيا في كل مكان. مؤشرات انتاجها الحراري الصافي ثابتة وثابتة. يعتمد مبدأ تشغيل جهاز الماء المالح على اختيار الحرارة ، من التربة ، التي تحتوي على مؤشرات طبيعية للرطوبة أو المستنقعات.

النظام سهل التركيب: لاستيعاب المبادلات الحرارية الخارجية ، يكفي دفنها لعمق معين.يمكنك أيضًا اختيار أحد خيارات المعدات بسائل عمل غازي أو سائل.

يتم حساب فئة مضخة المياه المالحة الحرارية من حيث الطلب على الطاقة للتدفئة. طرق لتقدير الكمي تكثر. يمكنك إجراء الحساب الأكثر دقة ، مع الأخذ في الاعتبار المواد من جدران المنزل ، وتصميم النوافذ ، وطبيعة التربة ، ودرجة حرارة الهواء المتوسط ​​المرجح وأكثر من ذلك بكثير.

تقدم الشركات المصنعة لأنظمة المياه المالحة إصدارات مختلفة من النماذج المختلفة في استهلاك الطاقة لوحدة التحويل ، وتصميم وأبعاد المبادلات الحرارية الخارجية ، ومعلمات دائرة الخرج. اختيار المضخة الحرارية المثلى في قائمة المتطلبات مسبقا هي سهلة.

تقسيم حسب نوع الجسم

يمكن لمضخات الحرارة الحديثة أن تستخدم جسمًا غازياً أو محلول أمونيا سائلًا كحامل حراري. يتم تقييم ملاءمة مخطط معين على عدة عوامل ، خصائص النظم.

1. المنشآت باستخدام الفريون، لديها دورة مضخة الحرارة على أساس ضغط الغاز وعمليات التوسع. بنيت بطريقة ما على دائرة ضاغط.تتميز المعدات بمؤشرات أداء جذابة ، ولكن لها أيضًا عيوب. على الرغم من أن المتوسط ​​المرجح لاستهلاك النظام في وقت دورة التشغيل مستقر ، فإن الأسلاك تكون محملة بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك ، لن تكون مضخات الحرارة ذات ناقل الحرارة الغازية مفيدة في المناطق التي لا توجد فيها شبكات كهرباء مركزية أو مصدر طاقة ذي سعة تحميل كافية.
   
2. منشآت من النوع التبخيري باستخدام محلول الأمونيا، لها دورة عمل تعتمد على عملية تبخر مادة عند نقاط غليان منخفضة. يحدث التميع بعد مرور المبادل الحراري الخارجي تحت تأثير مصدر الطاقة. هذا هو الموقد الحراري. يمكن استخدام أي وقود تقريبًا له: صلب ، بنزين ، ديزل ، غاز ، كيروسين ، في بعض الحالات - كحول ميثيل. لذلك ، تكون مضخات الحرارة التبخرية جذابة في الأماكن التي لا توجد بها كهرباء. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن اختيار هذه المعدات دفع الوقود رخيص من نوع معين في المنطقة.
   

يمكن أن تخبر طبيعة وسط العمل المستخدم في النظام الكثير عن أداء المصنع ومقدار الطاقة.لذا ، فإن مضخات حرارة الضاغط الفريون تكون قادرة على رعشة حادة ، وتسخين الغرفة بسرعة. نماذج الأمونيا التبخيري لمثل هذه المفاخر ليست قادرة. إن طريقة استخدامها المفضلة هي التشغيل الثابت والمستمر مع نقل الحرارة الاسمي.

مزايا المضخات الحرارية وجدوى تركيبها

كما ذكر في الإعلان ، فإن الميزة الرئيسية لمضخات الحرارة هي كفاءة التدفئة. إلى حد ما ، إنها تعمل بهذه الطريقة. إذا كانت مضخة الحرارة تحتوي على بيئة إقلاع الطاقة التي توفر قراءات درجة الحرارة المثلى ، فإن عملية التركيب تعمل بكفاءة ، يتم تقليل تكاليف التدفئة بحوالي 70-80٪. ومع ذلك ، هناك دائمًا حالات تكون فيها المضخة الحرارية استثمارًا غير عقلاني.

يتم تحديد كفاءة المضخة الحرارية من خلال الخصائص التكنولوجية التالية:

• المعلمة للحد من الحد من درجة الحرارة تنخفض بواسطة السائل العامل ؛
• أدنى فرق في درجات حرارة المبادل الخارجي والبيئة ، حيث يكون الاستخلاص الحراري صغيرًا للغاية ؛
• مستوى استهلاك الطاقة والارتداد من الطاقة الحرارية المفيدة.

تعتمد جدوى استخدام المضخة الحرارية على عدة عوامل.

1. المناطق التي لا تظهر فيها هذه المعدات نتائج جيدة - المناطق ذات فصول الشتاء الباردة وانخفاض متوسط ​​درجات الحرارة اليومية. في هذه الحالة ، تكون المضخة الحرارية غير قادرة على استخراج الحرارة الكافية من البيئة ، تقترب بشكل وثيق من منطقة الكفاءة صفر. أولا وقبل كل شيء ، يتعلق الأمر بأنظمة جو - جو.
2. مع الزيادة في حجم المساحة المدفأة ، فإن المعلمات التكنولوجية لمضخة الحرارة تزيد بشكل كبير تقريبًا. تصبح المبادلات الحرارية أكبر حجما ، وحجم وعدد المسابير الغاطسة في الماء أو زيادة الأرض. عند نقطة معينة ، تكلفة مضخة الحرارة للتدفئة المطلوبة نفقات تركيبها وصيانتها، فضلا عن دفع استهلاك الطاقة هي ببساطة غير منطقية الاستثمارات. إنه أرخص بكثير لإنشاء مخطط تسخين غاز كلاسيكي مع غلاية.
3. وكلما كان النظام أكثر تعقيدا ، كلما كان أكثر تكلفة و هو أكثر إشكالية لإصلاح في حالة الكسر. هذه إضافة سلبية لحجم المنطقة الساخنة وخصائص المنطقة المناخية.

كلاسيك هو المضخات الحرارية والغلايات / الوقود الصلبالعمل في حزمة. الفكرة بسيطة: يتم عرض منتجات احتراق الوقود على أنبوب واسع. يقع مبادل حراري. في نظام التدفئة وصهاريج تخزين المياه الساخنة يتم تركيب غلاية التدفئة غير المباشرة. يتم تنشيط المعدات (الغلاية والمضخة) في وقت واحد عندما تنخفض درجة حرارة السائل في شبكة التوزيع. بالعمل في أزواج ، فإنها تستخدم طاقة الوقود المحترق بشكل كامل تقريبًا ، وتظهر مؤشرات الكفاءة القصوى تقريبًا.

يعتمد النظام على التكيف مع الخصائص البيئية المضخات الحرارية ، وحدة مروحة ، الحرارة من أي فئة. مع ارتفاع درجة حرارة الهواء بدرجة كافية في الشارع (ما يصل إلى -5 ... -10 درجة مئوية) ، تعمل مضخة الحرارة في الوضع العادي ، مما يوفر مخرجات طاقة كافية للتدفئة. ميزة تصميم النظام هي موقع المبادل الحراري الخارجي في قناة تهوية منفصلة.عندما تكون درجة الحرارة في الشارع تحت العلامة المثلى ، يتم تسخين الهواء الموفر بواسطة مسدس حراري (ديزل أو كهربائي أو غاز).

وتجدر الإشارة إلى أنه: يتم تطبيق معظم الأنظمة التي توفر التكيف مع درجة حرارة الهواء أو معلمات التثبيت الخاصة بمضخة الحرارة على الأجهزة جو-جو والهواء إلى الماء. النظم الأخرى ، بسبب المبادلات الحرارية الخارجية المعزولة في الأرض أو في الماء ، لا تسمح بإنشاء مثل هذه الظروف "الاحتباس الحراري".

الخصائص الرئيسية وحساب طاقة مضخة الحرارة

يقدر العقلانية العامة لتركيب مضخة حرارية لتدفئة المنزل ، وقبل كل شيء ، على النفقات المالية. وتشمل هذه:

• سعر شراء المعدات ؛
• تكاليف التركيب ، والتي قد تشمل أعمال الأراضي ؛
• نفقات الصيانة الدورية
• التكلفة التقريبية للقضاء على المشاكل المتكررة.

اختيار نموذج الطاقة، كما ذكر أعلاه ، على أساس الحاجة الشاملة لإمدادات الحرارة. وتبدو الحسابات التقريبية لمنزل مكون من طابق واحد مساحته 10 × 10 أمتار (300 متر مكعب من الحجم) كما يلي:

• يأخذ في الاعتبار أقصى درجة حرارة الشتاء السلبية (-20) ؛
• يتم تحديد الفرق بين الغرفة والبيئة (20 - 20 = 40) ؛
• يتم احتساب الخسائر الحرارية للجدران ، وفقا للبيانات المرجعية من المواد الخاصة بهم (لبنة ، والقيمة المجدولة هي 1 ، وفقدان الحرارة هو 1x300x40 - 12000 سعر حراري في الساعة أو 13.5 كيلو واط).

الرقم الناتج هو مؤشر على الحد الأدنى من الطاقة لمضخة الحرارة ، وهو ما يكفي لتدفئة المنزل. لتحديد النموذج الأمثل ، يجب زيادة الخاصية بنسبة 50٪ على الأقل. ويتم ذلك بسبب حقيقة أن المضخة الحرارية في فصل الشتاء يجب أن تعمل في ظروف غير مثالية ، قريبة من أدنى نقطة من الكفاءة صفر في درجة الحرارة المحيطة. الرقم الناتج للمثال المذكور هو حوالي 20 كيلو واط.

الجزء الثاني من الحساب هو اختيار سعة خزان التخزين. يوصى بتثبيت هذا الجزء من النظام بحيث تعمل المضخة الحرارية لعدد محدود من الدورات في اليوم الواحد. تقدم وثائق المعدات توصيات بشأن حجم تراكم الحرارة لمؤشر معين للدورة الدورية. يبلغ متوسط ​​الرقم 30 لتر لكل كيلو واط مع 3 عمليات إطلاق ، 20 لترًا مع 5 عمليات إطلاق. وبالتالي ، بالنسبة للمنزل في هذا المثال ، تحتاج إلى خزان تخزين لا يقل عن 400 لتر لمدة خمس دورات تشغيل المضخة الحرارية في اليوم الواحد.

استنتاج

إذا ، نتيجة لتحليل المناخ ، فإن مصادر الطاقة المتاحة ، طبيعة التربة ، تقرر شراء مضخة حرارية للتدفئة ، فمن المستحسن تصميم نظام entrust للمهنيين. يعتمد الاختيار الأمثل للنموذج ليس فقط على ميزات المعدات وآليات عملها. سوف يأخذ المتخصصون في الاعتبار نقل الحرارة في التربة ، واختيار مخطط مشترك بكفاءة جيدة ، وحساب أفضل خيار لتنفيذ الأعمال الأرضية. لذلك ، فإن نظام التسخين بمضخة حرارية ، تم تطويره بواسطة محترفين ، لن يجعلك تواجه مفاجآت ويندم على اختيارك.