مضخة حرارية جو - هواء: مبدأ التشغيل والجهاز والاختيار والحسابات

هل تريد تجهيز التدفئة الحرارية في المنزل ، حيث يتم استخدام مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء لتسخين المبرد ، مما يوفر توفيرًا كبيرًا في تكاليف التدفئة؟ توافق على أن الحصول على تدفئة كاملة في شركة بالمياه الساخنة يكاد يكون مجانيًا - وهو حدث مغري جدًا.

لكنك لا تعرف كيف تبني مثل هذا النظام لتسخين المباني بطريقة بديلة والحصول على الماء الساخن للاحتياجات المنزلية؟

سنساعد في التعامل مع هذه المشكلة - المقالة تسلط الضوء على مبدأ التشغيل وتصميم المضخة. يجب أن يتم إنفاق طاقة مثل هذا النظام فقط على تشغيل الضاغط ، وسيتم أخذ الجزء الأكبر من الحرارة فقط من الشارع من الغلاف الجوي ، والذي لا نحتاج إلى المال من أجله.

كما تعتبر مزايا تنفيذه في النظام وعيوب كبيرة. يتم إيلاء اهتمام خاص لاختيار وحساب المضخة.

وللمحبين للقيام بكل شيء بأيديهم ، نقدم بناء مثل هذه المضخة بأنفسهم ، باستخدام مواد مرتجلة. نحن نقدم مواد فوتوغرافية وتوصيات فيديو حول تصميم وتشغيل مضخة الهواء الحرارية للمساعدة.

خاصية المضخات الحرارية من الجو إلى الهواء

تشير أي مضخة حرارية إلى معدات من نطاق طاقة بديلة. يأخذ الطاقة الحرارية للكتل الهوائية في الشارع ، من المساحة المحيطة في الغرفة ، لتدفئتها بالأشياء السكنية وغير السكنية.

لا يتم استخدام الوقود القابل للاشتعال.

مضخة حرارية خارجية (TN) الهواء إلى الهواء مشابه لمكيف الهواء العاكس ، انقسام النظام من الكتلة الخارجية والداخلية.

ووفقًا لمبدأ العمل ، تبدو أكثر مثل الثلاجة ، إلا أنها تعمل "بالعكس". ولكن على عكس كل منهما ، فإن هذه المضخة الحرارية قادرة على تبريد وتسخين الكتل الهوائية في المنزل.

تأخذ المضخة الحرارية طاقة حرارية منخفضة الدرجة من الجو من الشارع وتسخين هواء الغرفة معها إلى درجات حرارة مريحة

مبدأ التشغيل والترتيب الداخلي

إن الظاهرة الفيزيائية البسيطة للديناميكا الحرارية هي حجر الزاوية في تشغيل مضخات الحرارة من الهواء إلى الهواء - السائل يبرد السطح الذي ينتشر به أثناء التبخر. على سبيل المثال ، يظهر البخار فوق كوب من الشاي الساخن نفس التأثير.

تعمل الثلاجة العادية أيضًا على هذا المبدأ. يوجد بداخله أنابيب يدور من خلالها المبرد تحت ضغط مرتفع. يأخذ الحرارة من داخل المجمد ، يسخن قليلاً في نفس الوقت.

ثم يتم نقل الحرارة المجمعة إلى هواء الغرفة من خلال مبادل حراري (شبكات خلف الثلاجة).

في فصل الشتاء ، تسخن المضخة الحرارية الهواء إلى هواء الغرفة ، وفي الصيف يمكنها تبريدها

وبعد أن يبرد المبرد إلى درجات حرارة التشغيل ، يتم ضغطه في الضاغط. لدورة العمل ، الفريون داخل النظام مبخر ضاغط مكثف يتغير باستمرار من حالة غازية إلى حالة سائلة والعكس صحيح.

تعمل مضخة حرارة الهواء بنفس الطريقة تمامًا. لا يسخن إلا من الشارع ، وليس من الثلاجة المغلقة. حتى لو كانت فاترة في الخارج ، لا يزال هناك الكثير من الطاقة الحرارية في الغلاف الجوي.

لإنتاج الحرارة ، تحتاج المضخة الحرارية فقط إلى الطاقة المستهلكة على الضاغط. يوضح الرسم البياني بالتفصيل عملية نقل الحرارة

تتكون المضخة الحرارية من الهواء إلى الهواء من العناصر التالية:

• ضاغط
• المبخر مع منفاخ الهواء القسري ؛
• صمام التمدد
• أنابيب نحاسية لضخ الفريون بين الشارع والمنزل ؛
• مكثف مع مروحة لتزويد الغرفة بالهواء الساخن.

تتكون العناصر الثلاثة الأولى من الوحدة الخارجية ، ويشير الأخير إلى داخل المضخة الحرارية. تم تصميم الأنابيب النحاسية المعزولة بالحرارة للحركة المستمرة للمبرد بين هذه الوحدات في النظام المقسم.

تحدث حركة الفريون في المضخة الحرارية في حلقة مفرغة ، ونتيجة لذلك تتقلص وتتوسع باستمرار

خوارزمية تشغيل المضخات الحرارية جو - هواء كما يلي:

1. يتم سحب هواء الشارع بواسطة المروحة إلى الوحدة الخارجية ويتم دفعه عبر زعانف المبخر الخارجي. يمتص الفريون المتداول من خلال المبادل الحراري الطاقة الحرارية الموجودة فيه ، ويتحول إلى حالة غازية.
2. ثم يدخل الغاز المكثف ، حيث يتم ضغطه. ثم يتم ضخه من خلال أنابيب النحاس إلى الوحدة الداخلية.
3. في المكثف الموجود في المنزل ، يعيد الغاز إلى السائل ، وينقل الحرارة إلى الهواء الداخلي.
4. ثم يتم تنفيس الضغط الزائد عن طريق صمام التمدد ، ويتم إرسال الفريون السائل مرة أخرى إلى المبخر الأساسي.

دائمًا ما تكون درجة حرارة الفريون الذي يدخل الوحدة الخارجية أقل من درجة الحرارة المحيطة. لذلك ، فهي دائمًا ما تأخذ الحرارة من الجو.

ولكن مستوى "تبريد" المبرد في النظام ثابت ، وتتقلب درجة الحرارة الخارجية باستمرار. لهذا السبب ، في الصقيع الشديد ، يفقد VT فعاليته.

دورة حركة الناقل الحراري للمضخة الحرارية من الهواء إلى الهواء: 1. يتم ضغطها بواسطة الضاغط ، 2. المكثفات في المبادل الحراري ، أثناء إطلاق الحرارة ، 3. على شكل سائل يدخل المبادل الحراري الخارجي ، 4. يتبخر ، يلتقط الطاقة الحرارية للوسط الخارجي أثناء التبخر ، 5 يعود إلى المكثف مرة أخرى

لزيادة قوة المضخة الحرارية ، يتم تصنيع أسطح المكثف والمبخر بأكبر قدر ممكن. وللتشغيل المتواصل في الشتاء ، تم تجهيز المبادل الحراري الخارجي بنظام إزالة الجليد الخاص به.

إيجابيات وسلبيات مضخة حرارة الهواء

كل نظام معقد تقنياً له مزاياه وعيوبه. الصدقات هي شيء واحد ، ولكن في الواقع ، يواجه أصحاب المضخات الحرارية خطر مواجهة بعض المشاكل.

تعتبر محطات التسخين / التبريد من الجو إلى الهواء مفيدة لعدد من الأسباب.

تشمل المزايا الرئيسية:

• عالمية. تسمح لك الأنظمة بتدفئة الغرف وتبريدها حسب الغرض من الغرفة والاحتياجات والموسم المناخي.
• الود البيئي. إنها تجعل من الممكن التخلي تمامًا عن حرق الغاز الطبيعي والفحم وخشب الوقود وما إلى ذلك ، مما يؤدي إلى انسداد البيئة الطبيعية بمنتجات الاحتراق.
• سهل التركيب. ليس من الصعب تجميع نظام لمكونات إنتاج المصنع. يمكنك بناء مضخة حرارية بنفسك من الوسائل المرتجلة.
• السلامة من الحرائق. لا ترتبط عملية توليد الحرارة باستخدام الوقود. حتى الانتهاكات في عملية التثبيت لن تكون قادرة على التسبب في حرائق.
• الربحية. ينجذب إليها معامل نقل الحرارة المرتفع بأقل تكلفة (ينتجون 4-5 كيلو واط من الحرارة لكل 1 كيلو واط من الكهرباء المستهلكة). بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تؤتي ثمارها بسرعة.
• بأسعار معقولة. تسمح لك تكلفة الأنظمة المصنوعة في المصنع بشراء مضخة حرارية للجميع تقريبًا. التثبيت الذاتي سيكون مجانيًا تقريبًا.
• راحة العملية. الجهاز الأكثر تعقيدًا من الناحية الفنية في النظام هو الضاغط ، الذي يصعب التعامل معه. مع وجود حمولة نموذجية من المضخات الحرارية ، نادرًا ما تفشل الضواغط قبل الوقت الذي وعدت به الشركة المصنعة.

لتنظيم التدفئة في غرفة واحدة يكفي تثبيت نظام الانقسامعن طريق تعليق وحدة خارجية على الواجهة ، وحمل على الحائط الداخلي. لتدفئة العديد من الغرف ، يجب تجهيز قنوات توزيع الهواء الساخن.

مقابل كل كيلوواط من الكهرباء المستهلكة ، توفر المضخة الحرارية ما يصل إلى خمسة كيلووات من الطاقة الحرارية

يتم التحكم في المضخة الحرارية من الهواء إلى الهواء عن طريق الأتمتة المتكاملة. لن يتم إيلاء اهتمام خاص لتشغيل وتكوين هذا النظام. سيكون من الضروري فقط تنظيف مرشحات الهواء بانتظام وتغييرها في بعض الأحيان.

من بين الجوانب السلبية لمضخات الحرارة ما يلي:

• وإن كانت خلفية طفيفة ، لكنها لا تزال صاخبة ؛
• الاعتماد المباشر لكفاءة النظام على درجة الحرارة الخارجية ؛
• زيادة استهلاك الطاقة أثناء الطقس البارد في الشارع ؛
• الغبار المعلق باستمرار في الهواء بسبب التشغيل المستمر للمروحة والحمل الحراري في الغرفة ؛
• الاعتماد على مصدر الطاقة (للتشغيل المستمر ، مطلوب مولد).

في درجات حرارة خارج -10 درجة مئوية ، كل شيء يعمل بشكل جيد ، والحرارة المأخوذة من الشارع كافية لخلق ظروف مريحة في المنزل. ولكن مع مزيد من التبريد ، تنخفض كفاءة المضخة بشكل حاد.

إذا تم بناء المنزل الريفي في منطقة ذات مناخ بارد وصقيع شديد في الشتاء ، فلا يمكنك الاستغناء عن غلاية أو مدفأة إضافية.

في المناخ الدافئ ، يمكن لمضخة حرارة الهواء أن تتكيف بسهولة مع مهام تدفئة منزل خاص ، ولكن في الصقيع الشديد لن يضر مصدر حرارة إضافي

ل معدات تسخين الهواء هذه الأنظمة تناسب تماما. الحد الأدنى من استهلاك الطاقة وجهد التثبيت ومشاكل الصيانة. لكنهم لا يستطيعون تسخين الماء.للقيام بذلك ، سيكون عليك أيضًا تثبيت مرجل أو الاتصال بشبكات مركزية.

مضخات الحرارة من الهواء إلى الهواء هي أفضل طريقة لتسخين المباني المصنوعة من الخشب أو SIW. هذه المباني لديها خسائر منخفضة في الحرارة ، وهناك وفرة كافية من قدرات مضخة حرارة الهواء لتسخينها.

في الصيف ، يمكن استخدام مضخة الحرارة من الهواء إلى الهواء لتسخين مياه المسبح

الاختلافات الرئيسية عن مكيف الهواء

خارجيا ، فإن مضخة الحرارة من الهواء إلى الهواء مماثلة لمكيف الهواء المنزلي. ولكن لديها ميزات ومواصفات التصميم المميزة الخاصة بها.

يتم استخدام الجهاز الأول كمصدر رئيسي للتدفئة ، يعمل على مدار السنة. والثاني مخصص أكثر لتبريد الهواء في حرارة الصيف.

الوظيفة الرئيسية لمضخة الحرارة هي التسخين. ومع ذلك ، يمكن للعديد من النماذج أيضًا تبريد هواء الغرفة. ولكن في وضع التشغيل هذا ، فهي أدنى بكثير من مكيف الهواء في كفاءة الطاقة. هذه هي الحالة القصوى لاستخدامها.

في المظهر ، يكون تكييف الهواء والهواء VT متشابهان ، ولكن لهما غرض وأداء مختلفان تمامًا

من ناحية أخرى ، الكثير مكيفات الهواء العاكس يمكن تسخين الهواء الداخلي. ولكن في نفس الوقت يستهلكون المزيد من مضخات الحرارة. لكل جهاز غرضه الخاص.

استخدام سخانات الهواء إلى الهواء هو في المقام الأول التبديل إلى مصادر الطاقة المتجددة.

هذه الأنظمة مجدية اقتصاديًا ، على الرغم من الاستثمارات الأولية الضخمة. خفض فواتير التدفئة يدفع جميع التكاليف مقدما.

اختيار وحساب المضخة الحرارية

لن تكون المضخة الحرارية جوًا فعالة إلا إذا تم اختيارها بشكل صحيح. من الضروري حساب قوتها مقدمًا ، اعتمادًا على تربيع المنزل. وعندها فقط انظر إلى أسعار الشركات المصنعة المختلفة.

في الحسابات ، يتم استخدام معامل كفاءة الطاقة لمؤتمر الأطراف (نسبة قوة VT إلى الطاقة المستهلكة).

تحت "ظروف الاحتباس الحراري" غالبًا ما تصل إلى 4-5 نقاط ، وأحدث الموديلات تصل إلى 7-8 نقاط. ومع ذلك ، عندما تنخفض درجة الحرارة في الهواء الطلق إلى -15-20 درجة مئوية ، ينخفض ​​هذا المؤشر بشكل حاد إلى اثنين فقط.

توفر المضخة الحرارية إنتاجية مثالية للتدفئة في درجات الحرارة الخارجية -10 ... + 10 درجات مئوية ، لذا فهي تستهلك ما يصل إلى ¾ من الطاقة الحرارية من الشارع

في حساب تدفئة الهواء يجب النظر:

• العزل الحراري وعزل الغرف ؛
• مساحة الغرف
• عدد السكان في الكوخ ؛
• الظروف المناخية العامة للمنطقة التي يقف فيها المنزل.

بالنسبة لمعظم المنازل ، هناك حاجة إلى حوالي عشرة كيلووات من طاقة المضخة الحرارية لكل عشرة أمتار مربعة. لكن كل شيء هنا تعسفي إلى حد ما. إذا كانت السقوف التي تزيد عن 2.7 م أو الجدران والنوافذ معزولة بشكل سيئ ، فستكون هناك حاجة إلى مزيد من الحرارة.

هناك العديد من الشركات المصنعة لمضخات الحرارة من الجو إلى الهواء في آسيا وأوروبا.

المراجعات الجيدة لها أنظمة من دايكن, ديمبلكس, هيتاشي, فيلانت, ميتسوبيشي, فوجيتسو, الناقل, Aertec, باناسونيك و توشيبا. يتم تكييف جميع موديلاتها تقريبًا مع ظروف التشغيل المحلية وقد أثبتت أنها جيدة.

حتى مع انخفاض الجهد ، لا تنكسر ، وتستمر في العمل بشكل صحيح بعد تشغيل الكهرباء.

يختلف سعر مضخات حرارة الهواء الجارية في المدى من 90 إلى 450 ألف روبل. هنا يعتمد الكثير ليس فقط على قدرة الوحدة ، ولكن أيضًا على الوظائف الإضافية وبلد الصنع.

تكمل النماذج المنفصلة:

• فلاتر لتنظيف وتعقيم الهواء ؛
• سخانات احتياطية.
• مولدات كهربائية.
• وحدات GSM للتحكم في النظام ؛
• المؤينات والأوزون.

تبين الممارسة أنه في الصقيع أقل من -15 درجة مئوية في الغرف التي يتم تسخينها فقط بواسطة مضخة هواء حرارية ، يصبح باردًا. وبدون سخان إضافي ، فإن الراحة في الغرف بصراحة لا تشم.

ومع ذلك ، في المناطق الجنوبية ، حيث تكون مثل هذه الصقيع نادرة ، يكون VT فعالًا تمامًا ويبرر الأموال المنفقة أكثر من توفير الطاقة.

محلية الصنع من ثلاجة قديمة

من الصعب جدًا تجميع مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء من ضواغط ومكثفات منفصلة بيديك دون معرفة هندسية متخصصة كافية. ولكن بالنسبة لغرفة صغيرة أو دفيئة ، يمكنك استخدام الثلاجة القديمة.

يمكن صنع أبسط مضخة حرارة الهواء من الثلاجة عن طريق تمديد مجرى الهواء إليها من الشارع وتعليق المروحة على الشواية الخلفية للمبادل الحراري

للقيام بذلك ، قم بعمل فتحتين في الباب الأمامي للثلاجة. من خلال الأول ، سيدخل هواء الشارع المجمد ، ومن خلال الثاني السفلي سيتم إعادته إلى الشارع.

في نفس الوقت ، أثناء المرور عبر الغرفة الداخلية ، سيعطي جزءًا من الحرارة الموجودة فيه للفريون.

يمكنك أيضًا تبريد الماكينة في الحائط بباب مفتوح للخارج ، ومبادل حراري في الخلف إلى الغرفة. ولكن يجب أن يوضع في الاعتبار أن قوة هذا السخان ستكون صغيرة ، وتستهلك الكثير من الكهرباء.

يتم تسخين الهواء الداخلي من المبادل الحراري في الجزء الخلفي من الثلاجة. ومع ذلك ، فإن هذه المضخة الحرارية قادرة فقط على العمل في درجات حرارة خارجية لا تقل عن خمسة درجات مئوية.

تم تصميم هذا الجهاز المنزلي للاستخدام الداخلي فقط.

في المنزل الريفي الكبير ، يجب استكمال نظام تسخين الهواء بمجاري الهواء التي توزع الهواء الدافئ بالتساوي في جميع أنحاء المبنى

إن تركيب مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء بسيطة للغاية. من الضروري تثبيت الكتل الخارجية والداخلية ، ثم توصيلها معًا بدائرة مع سائل التبريد.

يتم تثبيت الجزء الأول من النظام في الشارع: مباشرة على الواجهة أو على السطح أو بجوار المبنى. يمكن وضع الثاني في المنزل على السقف أو الجدار.

يوصى بتثبيت الوحدة الخارجية على بعد أمتار قليلة من مدخل المنزل الريفي وبعيدًا عن النوافذ ، ولا تنس الضجيج الناتج عن المروحة.

ويتم ضبط الجزء الداخلي بحيث ينتشر تدفق الهواء الدافئ منه بالتساوي في جميع أنحاء الغرفة.

إذا كنت تخطط لتدفئة منزل به عدة غرف في طوابق مختلفة باستخدام مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء ، فسيتعين عليك تجهيز نظام قناة التهوية بالتفريغ القسري.

في هذه الحالة ، من الأفضل طلب المشروع من مهندس مختص ، وإلا قد لا تكون طاقة TN كافية لجميع الغرف.

يجب أن يتحمل العداد وجهاز الحماية أحمال الذروة الناتجة عن المضخة الحرارية. مع التبريد الحاد خارج النافذة ، يبدأ الضاغط في استهلاك الكهرباء أكثر من المعتاد.

من الأفضل لمسخن الهواء هذا أن يضع خط إمداد منفصل عن لوحة التوزيع.

يجب إيلاء اهتمام خاص لتركيب أنابيب الفريون. حتى أصغر حلاقة في الداخل يمكن أن تتلف معدات الضاغط.

هنا لا يمكنك الاستغناء عن مهارات النحاس الملحم. بشكل عام ، يجب أن يعهد إلى غاز التبريد بالوقود محترف إلى لتجنب المشاكل اللاحقة مع تسرباته.

يتم وصف التعليمات خطوة بخطوة لصنع مضخة حرارية من الثلاجة في هذه المقالة.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

مبدأ تشغيل نظام تقسيم الهواء إلى انقسام:

مضخة حرارة الهواء في نظام التدفئة لمنزل من طابقين:

مكيف الهواء العاكس أو مضخة الهواء الحرارية - أيهما أفضل؟

تعتبر المضخات الحرارية من الجو إلى الهواء أجهزة عالية الكفاءة. فهي سهلة الصيانة وسهلة التشغيل واقتصادية.

للبيع الآن مجموعة كبيرة من الأنظمة المماثلة ، لأي منزل يمكنك اختيار تركيب التدفئة. من الضروري فقط حساب قوتها بشكل صحيح ، ثم ستعمل بفعالية لسنوات عديدة.

ما رأيك في كفاءة وجدوى استخدام مضخات الحرارة من الهواء إلى الهواء؟ شارك برأيك ، اترك ملاحظاتك حول استخدام الوحدات واطرح الأسئلة. يقع نموذج التعليق أدناه.