כיצד להכין משאבת חום לחימום בית במו ידיכם: עקרון הפעולה ותכנית ההרכבה

הגרסאות הראשונות של משאבות חום יכלו לספק באופן חלקי את הביקוש לאנרגיה תרמית. זנים מודרניים יעילים יותר וניתן להשתמש בהם למערכות חימום. זו הסיבה שבעלי בתים רבים מנסים להרכיב משאבת חום במו ידיהם.

אנו אגיד לך כיצד לבחור את האפשרות הטובה ביותר עבור משאבת החום, תוך התחשבות בנתונים הגיאוגרפיים של האתר עליו הוא מתוכנן להתקין. המאמר המוצע לשיקול מתאר בפירוט את עקרון השימוש במערכות "אנרגיה ירוקה", ההבדלים מופיעים. בהתבסס על עצתנו, ללא ספק תתמקדו בסוג היעיל.

עבור אדונים עצמאיים אנו מציגים את הטכנולוגיה של הרכבת משאבת חום. המידע המוצג לשיקול מתווסף על ידי דיאגרמות חזותיות, בחירות תמונות ואימוני וידיאו מפורטות בשני חלקים.

מהי משאבת חום ואיך היא עובדת?

המונח משאבת חום מתייחס לסט ציוד ספציפי. תפקידו העיקרי של ציוד זה הוא איסוף האנרגיה התרמית והובלתה לצרכן. המקור לאנרגיה כזו יכול להיות כל גוף או מדיום עם טמפרטורה של + 1 מעלות ומעלה.

ישנם יותר ממספיק מקורות לחום בטמפרטורה נמוכה בסביבתנו. מדובר בפסולת תעשייתית של מפעלים, תחנות כוח תרמיות וגרעיניים, ביוב וכו '. להפעלת משאבות חום בתחום החימום הביתי, דרושים שלושה מקורות טבעיים משוחזרים באופן עצמאי - אוויר, מים ואדמה.

משאבות חום "שואבות" אנרגיה מתהליכים המתרחשים באופן קבוע בסביבה. התהליך לא נפסק אף פעם, מכיוון שהמקורות מוכרים כלא נדירים על ידי קריטריונים אנושיים

שלושת ספקי האנרגיה הפוטנציאליים המפורטים קשורים ישירות לאנרגיית השמש, אשר באמצעות חימום מעבירה אוויר עם הרוח ומעבירה אנרגיה תרמית לכדור הארץ. הבחירה במקור היא הקריטריון העיקרי שלפיו מערכות משאבות החום מסווגות.

עקרון הפעולה של משאבות חום מבוסס על היכולת של גופים או מדיה להעביר אנרגיה תרמית לגוף או מדיום אחר. מקבלי וספקי אנרגיה במערכות שאיבה תרמיות לרוב עובדים בזוגות.

אז הבחינו בסוגים הבאים של משאבות חום:

• אוויר זה מים.
• כדור הארץ הוא מים.
• מים הם אוויר.
• מים הם מים.
• כדור הארץ הוא אוויר.
• מים מים
• אוויר זה אוויר.

במקרה זה, המילה הראשונה מגדירה את סוג המדיום בו המערכת מסלקת חום בטמפרטורה נמוכה. השני מציין את סוג המוביל שאליו מועברת אנרגיה תרמית זו. אז, במשאבות חום מים - מים, נלקח חום מהמדיום המימי והנוזל משמש כמוביל חום.

משאבות החום הן יחידות דחיסת אדים מסוג מבנה. הם מפיקים חום ממקורות טבעיים, מעבדים ומעבירים אותם לצרכנים (+)

משאבות חום מודרניות משתמשות בשלוש עיקריות מקור חום. זהו אדמה, מים ואוויר. הפשוטה ביותר מבין אפשרויות אלה היא משאבת חום אוויר. הפופולריות של מערכות כאלה קשורה בעיצוב הפשוט למדי למדי ובקלות ההתקנה שלהם.

עם זאת, למרות פופולריות כזו, זנים אלה בעלי תפוקה נמוכה למדי. בנוסף, היעילות אינה יציבה ותלויה בתנודות טמפרטורות עונתיות.

עם ירידה בטמפרטורה, הביצועים שלהם יורדים באופן משמעותי. אפשרויות כאלה עבור משאבות חום יכולות להיחשב כתוספת למקור העיקרי הקיים לאנרגיה תרמית.

אפשרויות לציוד באמצעות חום קרקענחשבים ליעילים יותר. קרקע מקבלת וצוברת אנרגיה תרמית לא רק מהשמש, היא מחוממת כל הזמן על ידי האנרגיה של ליבת כדור הארץ.

כלומר האדמה היא סוג של סוללה תרמית שכוחה כמעט בלתי מוגבל. יתר על כן, הטמפרטורה של האדמה, במיוחד בעומק מסוים, היא קבועה ומשתנה באופן לא משמעותי.

היקף האנרגיה הנוצרת על ידי משאבות חום:

קביעות טמפרטורת המקור היא גורם חשוב בתפעול היציב והיעיל של ציוד כוח מסוג זה. למאפיינים דומים קיימות מערכות בהן הסביבה המימית היא המקור העיקרי לאנרגיה תרמית. אספן המשאבות הללו ממוקם בבאר, שם הוא נמצא באקוויפר, או במאגר.

הטמפרטורה השנתית הממוצעת של מקורות כמו אדמה ומים משתנה בין 7 ל + 12 מעלות צלזיוס. טמפרטורה זו מספיקה דיה בכדי להבטיח את פעולתה האפקטיבית של המערכת.

היעילים ביותר הם משאבות חום המפיקות אנרגיה תרמית ממקורות עם מדדי טמפרטורה יציבים, כלומר ממים ואדמה

האלמנטים המבניים העיקריים של משאבות חום

כדי שתחנת ייצור הכוח תעבוד על פי עקרונות משאבת החום, 4 יחידות עיקריות חייבות להיות נוכחות בתכנון שלה, והן:

• מדחס.
• מאייד.
• קבל.
• שסתום מצערת.

אלמנט חשוב בתכנון משאבת החום הוא המדחס. תפקידו העיקרי הוא להגביר את הלחץ והטמפרטורה של האדים הנובעים מרתיחת הקירור. במיוחד עבור טכנולוגיות אקלים ומשאבות חום, במיוחד משתמשים במדחסי גלילה מודרניים.

כנוזל עבודה, המבצע העברה ישירה של אנרגיה תרמית, משתמשים בנוזלים עם נקודת רתיחה נמוכה. ככלל משתמשים באמוניה וחופרים (+)

מדחסים כאלה מיועדים להפעלה בטמפרטורות תת-קרקעיות. שלא כמו זנים אחרים, מדחסי הגלילה מפיקים רעש מועט ופועלים הן בנקודות רתיחה נמוכות של גז והן בטמפרטורות עיבוי גבוהות. היתרון ללא ספק הוא הגודל הקומפקטי שלהם וכוח הכבידה הספציפי הנמוך שלהם.

כמעט את כל האנרגיה של משאבת החום מבזבזת על הובלת אנרגיה תרמית מבחוץ אל פנים החדר. אז כ -1 יחידה אנרגיה מושקעת על הפעלת מערכות בייצור 4-6 יחידות (+)

המאייד כאלמנט מבני הוא מיכל בו מוסר קירור נוזלי לאדים. הקירור, המסתובב במעגל סגור, עובר דרך המאייד. בתוכו, הקירור מתחמם והופך לאדים. קיטור בלחץ נמוך מופנה לכיוון המדחס.

במדחס, אדי קירור חשופים ללחץ וטמפרטורתם עולה. המדחס שואב את הקיטור המחומם בלחץ גבוה לעבר הקבל.

המדחס דוחס את המדיום המסתובב לאורך המעגל וכתוצאה ממנו הטמפרטורה והלחץ שלו עולים. ואז המדיום הדחוס נכנס למחליף החום (הקבל), שם הוא מקורר, ומעביר חום למים או אוויר

האלמנט המבני הבא של המערכת הוא קבל. תפקידו להעביר אנרגיה תרמית למעגל הפנימי של מערכת החימום.

דגימות טוריות המיוצרות על ידי מפעלים תעשייתיים מצוידות במחליפי חום. החומר העיקרי עבור קבלים כאלה הוא פלדת סגסוגת או נחושת.

עבור מחליף חום מתוצרת עצמית, צינור נחושת בקוטר של חצי אינץ 'מתאים. עובי הקיר של הצינורות המשמשים לייצור מחליף החום חייב להיות לפחות 1 מ"מ

בתחילת אותו חלק של המעגל ההידראולי מותקן שסתום תרמוסטטי, או מצערת אחרת. ליתר דיוק, המצערת בשילוב עם המדחס מחלקת את מעגל משאבת החום לשני חלקים: האחד עם פרמטרים בלחץ גבוה, השני עם נמוך.

כאשר עוברים דרך שסתום מצערת התפשטות, הנוזל המסתובב במעגל סגור מתאדה באופן חלקי וכתוצאה ממנו הלחץ יורד עם הטמפרטורה. ואז הוא נכנס למחליף החום בתקשורת עם הסביבה. שם, הוא לוכד את אנרגיית המדיום ומעביר אותה חזרה למערכת.

שסתום המצערת שולט בזרימת קירור לעבר המאייד. בעת בחירת שסתום, יש לקחת בחשבון פרמטרי מערכת. המסתם חייב לעמוד בפרמטרים אלה.

כאשר עוברים דרך שסתום בקרת חום, נוזל הקירור הנוזל מתאדה חלקית וטמפרטורת הזרימה יורדת (+)

בחירת סוג משאבת חום

האינדיקטור העיקרי של מערכת חימום זו הוא חשמל. ראשית, העלויות הכספיות לרכישת ציוד ובחירת מקור כזה או אחר לחום בטמפרטורה נמוכה יהיו תלויים בקיבולת. ככל שעוצמת מערכת משאבת החום גבוהה יותר, כך עלות הרכיבים גבוהה יותר.

ראשית כל, זה מתייחס ליכולת הקומפרסור, לעומק הבארות לגששים גיאותרמיים או לאזור להצבת אספן אופקי. חישובים תרמודינמיים נכונים הם סוג של ערובה לכך שהמערכת תעבוד ביעילות.

אם יש בריכה בקרבת האתר האישי שלך, הבחירה האפקטיבית והפרודוקטיבית ביותר תהיה משאבת חום מים-מים

ראשית, עליך ללמוד את האזור המתוכנן להתקנת המשאבה. מצב אידיאלי יהיה נוכחות גוף מים בקטע זה. באמצעות אפשרויות סוג מים-מים להפחית משמעותית את נפח עבודות האדמה.

השימוש בחום הארץ, להפך, כרוך במספר רב של עבודות הקשורות לחפירה. מערכות המשתמשות בסביבה מימית כחום בדרגה נמוכה נחשבות ליעילות ביותר.

המכשיר של משאבת חום המוציא אנרגיה תרמית מהאדמה כרוך בכמות מרשימה של עבודות עפר. האספן מונח מתחת לרמה של הקפאה עונתית

ישנן שתי דרכים להשתמש באנרגיה התרמית של האדמה. הראשונה כוללת קידוח בארות בקוטר 100-168 מ"מ. עומק בארות כאלה, תלוי בפרמטרים של המערכת, יכול להגיע ל 100 מ 'ומעלה.

בדיקות מיוחדות מונחות בבארות אלה. בשיטה השנייה נעשה שימוש בצומת סעפת. אספן כזה ממוקם מתחת לאדמה במטוס אופקי. לאפשרות זו נדרש שטח גדול מספיק.

עבור הנחת האספן, אזורים עם אדמה רטובה נחשבים אידיאליים. באופן טבעי קידוח בארות יעלה יותר מהמיקום האופקי של המאגר. עם זאת, לא בכל אזור יש מקום פנוי. עבור קילוואט אחד של כוח משאבת חום יש צורך בשטח של 30 עד 50 מ"ר.

קונסטרוקציה לאיסוף אנרגיה תרמית עם באר אחת עמוקה עשויה להיות מעט זולה יותר מאשר לחפור בור. אך פלוס משמעותי הוא חסכון משמעותי בחלל, החשוב לבעלי מגרשים קטנים

במקרה של נוכחות אופק מי תהום שוכבים גבוהות, ניתן לסדר מחליפי חום בשתי בארות הממוקמות במרחק של כ- 15 מ 'זו מזו.

בחירת האנרגיה התרמית במערכות כאלה על ידי שאיבת מי תהום בלולאה סגורה שחלקיה ממוקמים בבארות. מערכת כזו מחייבת התקנת פילטר וניקוי תקופתי של מחליף החום.

מעגל משאבת החום הפשוט והזול ביותר מבוסס על שאיבת אנרגיה תרמית מהאוויר.לאחר שהפך לבסיס להתקנת מקררים, בהמשך, על פי עקרונותיו, פותחו מזגנים.

מערכת השאיבה התרמית הפשוטה ביותר מקבלת אנרגיה ממסת האוויר. בקיץ היא משתתפת בחימום, בחורף במיזוג אוויר. החיסרון של המערכת הוא שבביצוע עצמאי היחידה חסרת הספק

יעילותם של סוגי הציוד השונים אינה זהה. האינדיקטורים הנמוכים ביותר הם משאבות המשתמשות באוויר. בנוסף, אינדיקטורים אלה תלויים ישירות בתנאי מזג האוויר.

זני קרקע של משאבות חום בעלי ביצועים יציבים. מקדם היעילות של מערכות אלה נע בין 2.8 -3.3. מערכות מים-מים יעילות ביותר. זה בעיקר בגלל היציבות של טמפרטורת המקור.

יש לציין כי ככל שאספן המשאבה עמוק יותר נמצא במאגר, כך הטמפרטורה תהיה יציבה יותר. כדי להשיג הספק מערכת של 10 קילוואט, דרוש לך כ -300 מטר מהצינור.

הפרמטר העיקרי המאפיין את יעילות משאבת החום הוא מקדם ההמרה שלה. ככל שמקדם ההמרה גבוה יותר, כך משאבת החום יעילה יותר.

מקדם ההמרה של משאבת החום בא לידי ביטוי במונחים של יחס שטף החום והספק החשמלי שמבלה על המדחס.

עשה זאת בעצמך הרכבה של משאבת חום

הכרת תוכנית הפעולה ומתקן משאבת החום, הרכיב והתקן בעצמך מערכת חימום חלופית די אפשרי. לפני תחילת העבודה יש ​​צורך לחשב את כל הפרמטרים הבסיסיים של המערכת העתידית. כדי לחשב את הפרמטרים של המשאבה העתידית, תוכלו להשתמש בתוכנה המיועדת למיטוב מערכות קירור.

האפשרות הקלה ביותר לבנות היא מערכת אוויר-מים. זה לא דורש עבודה מורכבת במכשיר של המעגל החיצוני, הטמון בזני מים ואדמה של משאבות חום. להתקנה, יהיה צורך בשני ערוצים בלבד, אחד מהם יספק אוויר והשני יפרוק את המסה שבילה.

הדרך הקלה ביותר לעשות זאת בעצמך היא לסדר משאבת חום עם צריכת חום ממסת האוויר. מאוורר חיצוני מניף אוויר למאייד

בנוסף למאוורר, אתה צריך להשיג מדחס של הכוח הנדרש. עבור יחידה כזו, המדחס שציוד רגיל מצויד בו מתאים למדי מערכות מפוצלות. אין צורך לקנות יחידה חדשה.

אתה יכול להסיר אותו מציוד ישן או להשתמש בו אביזרים למקרר ישן. רצוי להשתמש במגוון ספירלי. אפשרויות מדחס אלה, בנוסף ליעילות מספקת, יוצרים לחצים גבוהים שמעלים את הטמפרטורה.

לבניית קבלים תצטרכו קיבול וצינור נחושת. סליל עשוי מצינור. לייצורו משתמשים בכל גוף גלילי בקוטר הרצוי. על ידי סלילה של צינור נחושת עליו תוכלו ליצור בקלות ובמהירות אלמנט מבני זה.

הסליל המוגמר מותקן במיכל שנחתך בעבר לשניים. לייצור מכולות עדיף להשתמש בחומרים העמידים לתהליכי קורוזיה. לאחר הנחת סליל בתוכו מרותכים חצאי המיכל.

שטח הסליל מחושב באמצעות הנוסחה הבאה:

MT / 0.8 RT,

איפה:

• מ.ט. - כוחה של האנרגיה התרמית שהמערכת מייצרת.
• 0,8 - מקדם המוליכות התרמית באינטראקציה של מים עם חומר הסליל.
• RT - ההבדל בטמפרטורת המים בכניסה ויציאה.

בחירת צינור נחושת לייצור עצמי של סליל, אתה צריך לשים לב לעובי הקיר. זה צריך להיות לפחות 1 מ"מ. אחרת, כאשר המתפתל הצינור יתעוות. הצינור שדרכו ממוקם כניסת הקירור בחלקו העליון של המיכל.

מחליף חום צינור נחושת נוצר על ידי סלילת צינור נחושת על עצם גלילי. ככל ששטח השטח של הסליל גדול יותר, כך ביצועי המשאבה גבוהים יותר

מאייד משאבת החום יכול להתבצע בשתי גרסאות - בצורה של מיכל עם סליל הממוקם בתוכו ובצורה של צינור בצינור. מכיוון שטמפרטורת הנוזל במאייד קטנה, ניתן ליצור את הקיבולת מחבית פלסטיק. ביכולת זו ממוקם מעגל העשוי מצינור נחושת.

שלא כמו מעבה, סליל סליל המאייד חייב להתאים לקוטר וגובה המכל שנבחר. הווריאציה השנייה של המאייד: צינור בצינור. בהתגלמות זו, צינור הקירור ממוקם בצינור פלסטיק בקוטר גדול יותר, דרכו מסתובבים מים.

אורך צינור כזה תלוי בקיבולת המשאבה המתוכננת. זה יכול להיות בין 25 ל 40 מטר. צינור כזה מפותל.

שסתום תרמוסטטי מתייחס לאביזרי צינורות כיבוי ובקרה. מחט משמשת כאלמנט נעילה בשסתום ההרחבה. המיקום של גוף כיבוי השסתום נקבע על ידי הטמפרטורה במאייד.

אלמנט חשוב זה במערכת הוא בעל עיצוב מסובך למדי. זה כולל:

• צמד תרמי.
• סרעפת.
• צינור נימי.
• תרמית.

אלמנטים אלה עלולים להפוך לבלתי שמישים בטמפרטורות גבוהות. לכן, במהלך עבודות הלחמה, יש לבודד את השסתום בבד אסבסט. שסתום הבקרה חייב להתאים לקיבולת המאייד.

לאחר ביצוע עבודות לייצור החלקים המבניים העיקריים, מגיע רגע מכריע של הרכבת המבנה כולו ליחידה אחת. הצעד המכריע ביותר הוא תהליך הזרקת קירור או נוזל קירור למערכת.

סביר להניח כי ביצוע פעולה עצמאית כזו אינו משתלם עבור הדיוט הפשוט. כאן תצטרכו לפנות לאנשי מקצוע העוסקים בתיקון ותחזוקה של ציוד HVAC.

לעובדים בתחום זה, ככלל, יש את הציוד הדרוש. בנוסף לטעינת נוזל קירור, הם יכולים לבדוק את המערכת. העמסה עצמית של קירור יכולה להוביל לא רק להתמוטטות המבנה, אלא גם לפגיעות קשות. בנוסף, יש צורך גם בציוד מיוחד להפעלת המערכת.

כאשר המערכת מתחילה מתרחש עומס התחלה שיא, שהוא בדרך כלל כ- 40 A. לפיכך, אין אפשרות להפעיל את המערכת ללא ממסר התחלה. לאחר ההפעלה הראשונה, יש להתאים את השסתום ולחץ הקירור.

יש לקחת ברצינות את הבחירה בקירור. אחרי הכל, זהו חומר זה שנחשב למעשה ל"מוביל "העיקרי של אנרגיה תרמית מועילה. מבין הקירור המודרני הקיים, פריונים הם הפופולריים ביותר. אלה נגזרות של תרכובות פחמימניות בהן חלק מאטומי הפחמן מוחלף על ידי אלמנטים אחרים.

כתוצאה מהרכבת האלמנטים האישיים של משאבת החום, יש לקבל לולאה סגורה שלאורכה מסתובב מדיום העבודה

כתוצאה מעבודות אלה, הושגה מערכת לולאה סגורה. נוזל הקירור יסתובב בתוכו ומבטיח בחירה והעברת אנרגיה תרמית מהאידוי לקבל. בעת חיבור משאבות חום למערכת אספקת החום של הבית, יש לציין כי טמפרטורת המים ביציאת הקבל אינה עולה על 50-60 מעלות.

בשל הטמפרטורה הנמוכה של האנרגיה התרמית הנוצרת על ידי משאבת החום, יש לבחור מכשירי חימום מיוחדים כצרכן החום. זה יכול להיות רצפה חמימה או רדיאטורים בעלי רמת אינרציה נמוכה העשויה מאלומיניום או פלדה עם שטח קרינה גדול.

גרסאות תוצרת בית של משאבות חום המתאימות ביותר לשקול ציוד עזר התומך ומשלים את עבודתו של המקור העיקרי.

כל שנה משופרים העיצובים של משאבות חום. עיצובים תעשייתיים המיועדים לשימוש ביתי משתמשים במשטחי העברת חום יעילים יותר. כתוצאה מכך, ביצועי המערכת צומחים ללא הרף.

גורם חשוב המעורר התפתחות של טכנולוגיה כזו לייצור אנרגיה תרמית הוא המרכיב הסביבתי. מערכות כאלה, בנוסף להיותן יעילות למדי, אינן מזהמות את הסביבה. היעדר להבה פתוחה הופך את פעולתו לבטוחה לחלוטין.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

סרטון מס '1. כיצד להפוך את משאבת החום הביתית הפשוטה ביותר עם מחליף חום מצינורות PEX:

סרטון מס '2. המשך תדריך:

כמערכות חימום אלטרנטיביות, משאבות חום משמשות זה מכבר. למערכות אלה אמינות, חיי שירות ארוכים, וחשוב מכך, הן ידידותיות לסביבה. הם מתחילים להיחשב ברצינות כצעד הבא לקראת פיתוח מערכות חימום יעילות ובטוחות.

רוצה לשאול שאלה או לדבר על שיטה מעניינת לבניית משאבת חום, שלא מוזכרת במאמר? אנא כתוב הערות בבלוק למטה.