پمپ حرارتی چگونه کار می کند؟ اصل کار پمپ حرارتی چگونه پمپ هوا کار می کند

وضعیت به گونه ای است که محبوب ترین راه برای گرم کردن خانه در حال حاضر استفاده از دیگهای گرمایش - گاز، سوخت جامد، دیزل و خیلی کمتر - برقی است. اما چنین سیستم های ساده و در عین حال پیشرفته ای مانند پمپ های حرارتی گسترش زیادی پیدا نکرده اند و دلیل خوبی نیز دارد. برای کسانی که دوست دارند و می دانند چگونه همه چیز را از قبل محاسبه کنند، مزایای آنها آشکار است. پمپ های حرارتی برای گرمایش ذخایر غیر قابل تعویض منابع طبیعی را نمی سوزانند، که نه تنها از نظر حفاظت از محیط زیست بسیار مهم است، بلکه به شما امکان می دهد در انرژی صرفه جویی کنید، زیرا هر ساله گران تر می شوند. علاوه بر این، با کمک پمپ های حرارتی می توانید نه تنها اتاق را گرم کنید، بلکه آب گرم را برای نیازهای خانگی گرم کنید و در گرمای تابستان اتاق را تهویه کنید.

اصل عملکرد پمپ حرارتی

بیایید نگاهی دقیق تر به اصل عملکرد یک پمپ حرارتی بیندازیم. به یاد داشته باشید که یک یخچال چگونه کار می کند. گرمای محصولات قرار داده شده در آن به بیرون پمپ می شود و به رادیاتور واقع در دیوار عقب پرتاب می شود. با لمس آن به راحتی می توانید آن را تأیید کنید. اصل تهویه مطبوع خانگی تقریباً یکسان است: آنها گرما را از اتاق خارج می کنند و آن را روی رادیاتور واقع در دیوار بیرونی ساختمان می اندازند.

عملکرد پمپ حرارتی، یخچال و کولر گازی بر اساس چرخه کارنو است.

1. مایع خنک کننده که در امتداد منبع گرمای کم درجه حرارت حرکت می کند، به عنوان مثال، خاک، چندین درجه گرم می شود.
2. سپس وارد یک مبدل حرارتی به نام اواپراتور می شود. در اواپراتور، خنک کننده گرمای انباشته شده را به مبرد آزاد می کند. مبردمایع خاصی است که در دمای پایین به بخار تبدیل می شود.
3. با گرفتن دمای مایع خنک کننده، مبرد گرم شده به بخار تبدیل شده و وارد کمپرسور می شود. کمپرسور مبرد را فشرده می کند، یعنی. افزایش فشار آن که به دلیل آن دمای آن نیز افزایش می یابد.
4. مبرد داغ و فشرده وارد مبدل حرارتی دیگری به نام کندانسور می شود. در اینجا مبرد گرمای خود را به خنک کننده دیگری که در سیستم گرمایش خانه (آب، ضد یخ، هوا) ارائه می شود، منتقل می کند. این ماده مبرد را خنک می کند و دوباره آن را به مایع تبدیل می کند.
5. در مرحله بعد، مبرد وارد اواپراتور می شود، جایی که توسط بخش جدیدی از مایع خنک کننده گرم شده گرم می شود و چرخه تکرار می شود.

پمپ حرارتی برای کار کردن به برق نیاز دارد. اما هنوز هم بسیار سودآورتر از استفاده از بخاری برقی است. از آنجایی که دیگ برقی یا بخاری برقی دقیقاً همان مقدار برق مصرف می کند که گرما تولید می کند. به عنوان مثال، اگر یک بخاری دارای توان 2 کیلو وات باشد، آنگاه 2 کیلو وات در ساعت مصرف می کند و 2 کیلو وات گرما تولید می کند. یک پمپ حرارتی 3 تا 7 برابر بیشتر از مصرف برق تولید می کند. به عنوان مثال برای کارکرد کمپرسور و پمپ از 5.5 کیلووات بر ساعت استفاده می شود و حرارت تولیدی 17 کیلووات در ساعت است. این راندمان بالا مزیت اصلی پمپ حرارتی است.

مزایا و معایب سیستم گرمایش پمپ حرارتی

افسانه ها و باورهای غلط زیادی در مورد پمپ های حرارتی وجود دارد، علیرغم این واقعیت که آنها یک اختراع نوآورانه یا پیشرفته نیستند. تمام ایالت های "گرم" در ایالات متحده آمریکا، تقریباً تمام اروپا و ژاپن، که در آن فناوری برای مدت طولانی تقریباً به کمال رسیده است، با کمک پمپ های حرارتی گرم می شوند. به هر حال، نباید فکر کنید که چنین تجهیزاتی یک فناوری کاملاً خارجی است و اخیراً به ما رسیده است. از این گذشته ، در اتحاد جماهیر شوروی از چنین واحدهایی در تأسیسات آزمایشی استفاده می شد. نمونه ای از آن آسایشگاه دروژبا در شهر یالتا است. این آسایشگاه علاوه بر معماری آینده نگر که یادآور "کلبه روی پاهای مرغ" است، به این دلیل نیز مشهور است که از دهه 80 قرن بیستم از پمپ های حرارتی صنعتی برای گرمایش استفاده کرده است. منبع گرما دریای مجاور است و خود ایستگاه پمپاژ نه تنها تمام محوطه آسایشگاه را گرم می کند، بلکه آب گرم را نیز تامین می کند، آب استخر را گرم می کند و در فصل گرما خنک می کند. بنابراین بیایید سعی کنیم افسانه ها را از بین ببریم و مشخص کنیم که آیا گرم کردن خانه به این روش منطقی است یا خیر.

مزایای سیستم گرمایش با پمپ حرارتی:

• ذخیره انرژی.در ارتباط با افزایش قیمت گاز و سوخت دیزل، این یک مزیت بسیار مرتبط است. در ستون "هزینه های ماهانه" فقط برق ظاهر می شود که همانطور که قبلاً نوشتیم بسیار کمتر از گرمای واقعی تولید شده نیاز دارد. هنگام خرید یک واحد، باید به پارامتری مانند ضریب تبدیل گرما "φ" توجه کنید (ممکن است ضریب تبدیل گرما، ضریب تبدیل قدرت یا دما نیز نامیده شود). نسبت مقدار گرمای خروجی به انرژی مصرف شده را نشان می دهد. به عنوان مثال، اگر ϕ=4، آنگاه در مصرف 1 کیلووات در ساعت، 4 کیلووات در ساعت انرژی حرارتی دریافت خواهیم کرد.
• صرفه جویی در تعمیر و نگهداری. پمپ حرارتی نیازی به عملیات خاصی ندارد. هزینه های نگهداری آن حداقل است.
• قابل نصب در هر مکانی. منابع حرارتی با دمای پایین برای عملکرد یک پمپ حرارتی می تواند خاک، آب یا هوا باشد. هر جا که خانه ای بسازید، حتی در یک منطقه صخره ای، همیشه فرصتی برای یافتن "غذا" برای واحد وجود خواهد داشت. در مناطق دور از خط اصلی گاز، این یکی از بهینه ترین سیستم های گرمایشی است. و حتی در مناطقی که خطوط برق ندارند، می توانید موتور بنزینی یا دیزلی را برای اطمینان از عملکرد کمپرسور نصب کنید.
• نیازی به نظارت بر عملکرد پمپ نیست، سوخت را اضافه کنید، همانطور که در مورد دیگ سوخت جامد یا دیزل است. کل سیستم گرمایش با پمپ حرارتی خودکار است.
• شما می توانید برای مدت طولانی دور شویدو از یخ زدن سیستم نترسید. در عین حال، می توانید با نصب پمپ برای اطمینان از دمای +10 درجه سانتی گراد در اتاق نشیمن در هزینه خود صرفه جویی کنید.
• ایمن برای محیط زیستبرای مقایسه، هنگام استفاده از دیگ های سنتی که سوخت را می سوزانند، اکسیدهای مختلف CO، CO2، NOx، SO2، PbO2 همیشه تشکیل می شود، در نتیجه اسیدهای فسفریک، نیتروژن، سولفوریک و ترکیبات بنزوئیک در اطراف خانه روی خاک می نشینند. هنگامی که پمپ حرارتی کار می کند، چیزی منتشر نمی شود. و مبردهای استفاده شده در سیستم کاملاً ایمن هستند.
• در اینجا نیز می توان به آن اشاره کرد حفاظت از منابع طبیعی غیرقابل جایگزین سیاره.
• ایمنی برای مردم و اموال. هیچ چیز در یک پمپ حرارتی آنقدر داغ نمی شود که باعث گرم شدن بیش از حد یا انفجار شود. علاوه بر این، به سادگی چیزی برای انفجار در آن وجود ندارد. بنابراین می توان آن را به عنوان یک واحد کاملا نسوز طبقه بندی کرد.
• پمپ های حرارتی حتی در دمای محیطی 15- درجه سانتی گراد با موفقیت کار می کنند. بنابراین اگر کسی فکر می کند که چنین سیستمی فقط می تواند خانه را در مناطقی با زمستان های گرم تا +5 درجه سانتیگراد گرم کند، در اشتباه است.
• برگشت پذیری پمپ حرارتی. یک مزیت غیر قابل انکار تطبیق پذیری نصب است که با آن می توانید در زمستان گرم کنید و در تابستان خنک کنید. در روزهای گرم، پمپ حرارتی گرما را از اتاق گرفته و برای ذخیره به زمین می فرستد و در زمستان از آنجا باز می گردد. لطفا توجه داشته باشید که همه پمپ های حرارتی قابلیت معکوس ندارند، بلکه فقط برخی از مدل ها هستند.
• ماندگاری. با مراقبت مناسب، پمپ های حرارتی در یک سیستم گرمایشی می توانند از 25 تا 50 سال بدون تعمیرات اساسی دوام بیاورند و تنها هر 15 تا 20 سال یکبار کمپرسور نیاز به تعویض دارد.

معایب سیستم های گرمایش پمپ حرارتی:

• سرمایه گذاری اولیه بزرگعلاوه بر این واقعیت که قیمت پمپ های حرارتی برای گرمایش بسیار بالا است (از 3000 تا 10000 دلار)، شما همچنین باید برای نصب یک سیستم زمین گرمایی کمتر از خود پمپ هزینه کنید. یک استثنا پمپ حرارتی منبع هوا است که نیازی به کار اضافی ندارد. پمپ حرارتی به زودی هزینه خود را پرداخت نخواهد کرد (در 5 تا 10 سال). بنابراین پاسخ به این سوال که آیا از پمپ حرارتی برای گرمایش استفاده شود یا نه، بیشتر به ترجیحات مالک، توانایی های مالی و شرایط ساخت و ساز بستگی دارد. به عنوان مثال، در منطقه ای که هزینه تامین گاز اصلی و اتصال به آن به اندازه پمپ حرارتی است، ترجیح دادن به دومی منطقی است.

• در مناطقی که دمای زمستان به کمتر از -15 درجه سانتیگراد می رسد، منبع حرارت اضافی باید استفاده شود. نامیده می شود سیستم گرمایش دو ظرفیتی، که در آن پمپ حرارتی در حالی که خیابان تا -20 درجه سانتیگراد است گرما را تأمین می کند و هنگامی که نمی تواند با آن مقابله کند، مثلاً یک بخاری برقی یا دیگ گاز یا یک مولد حرارت وصل است.

• استفاده از پمپ حرارتی در سیستم هایی با خنک کننده با دمای پایین توصیه می شود، مانند سیستم "کف گرم".(+35 درجه سانتیگراد) و واحدهای فن کویل(+35 - +45 درجه سانتیگراد). واحدهای فن کویلآنها یک فن کنوکتور هستند که در آن گرما/سرما از آب به هوا منتقل می شود. برای نصب چنین سیستمی در یک خانه قدیمی، به بازسازی و بازسازی کامل نیاز است که مستلزم هزینه های اضافی است. این یک نقطه ضعف در هنگام ساخت یک خانه جدید نیست.
• سازگاری با محیط زیست پمپ های حرارتیگرفتن گرما از آب و خاک، تا حدودی نسبیواقعیت این است که در حین کار، فضای اطراف لوله های خنک کننده خنک می شود و این امر اکوسیستم ایجاد شده را مختل می کند. از این گذشته ، حتی در اعماق خاک ، میکروارگانیسم های بی هوازی زندگی می کنند و فعالیت حیاتی سیستم های پیچیده تر را تضمین می کنند. از طرف دیگر، در مقایسه با تولید گاز یا نفت، آسیب پمپ حرارتی حداقل است.

منابع حرارتی برای عملکرد پمپ حرارتی

پمپ های حرارتی گرما را از منابع طبیعی که تشعشعات خورشیدی را در طول دوره گرم انباشته می کنند، می گیرند. پمپ های حرارتی بسته به منبع گرما متفاوت است.

پرایمینگ

خاک پایدارترین منبع گرمایی است که در طول فصل انباشته می شود. در عمق 5 تا 7 متری، دمای خاک تقریباً همیشه ثابت و برابر با 8+5- درجه سانتیگراد است و در عمق 10 متری همیشه 10+ درجه سانتیگراد ثابت است. دو راه برای جمع آوری گرما از زمین وجود دارد.

کلکتور زمینی افقیاین یک لوله افقی است که مایع خنک کننده از طریق آن در گردش است. عمق کلکتور افقی بسته به شرایط به صورت جداگانه محاسبه می شود، گاهی اوقات 1.5 - 1.7 متر است - عمق انجماد خاک، گاهی کمتر - 2 - 3 متر برای اطمینان از پایداری دما بیشتر و اختلاف کمتر، و گاهی اوقات فقط 1 - 1.2 است. متر - در اینجا خاک در بهار سریعتر شروع به گرم شدن می کند. مواردی وجود دارد که یک کلکتور افقی دو لایه نصب می شود.

لوله های کلکتور افقی می توانند قطرهای مختلفی داشته باشند: 25 میلی متر، 32 میلی متر و 40 میلی متر. شکل طرح آنها نیز می تواند متفاوت باشد - مار، حلقه، زیگزاگ، مارپیچ های مختلف. فاصله بین لوله ها در مار باید حداقل 0.6 متر باشد و معمولاً 0.8 - 1 متر است.

حذف حرارت خاصهر متر خطی لوله به ساختار خاک بستگی دارد:

• شن و ماسه خشک - 10 وات بر متر؛
• خاک رس خشک - 20 وات بر متر؛
• خاک رس مرطوب تر است - 25 وات بر متر؛
• خاک رس با محتوای آب بسیار بالا - 35 وات بر متر.

برای گرم کردن خانه ای به مساحت 100 متر مربع، به شرطی که خاک رس مرطوب باشد، به 400 متر مربع زمین برای کلکتور نیاز دارید. این بسیار زیاد است - 4 - 5 هکتار. و با در نظر گرفتن این واقعیت که در این سایت نباید ساختمانی وجود داشته باشد و فقط یک چمن و تخت گل با گل های سالانه مجاز است، همه نمی توانند هزینه تجهیز یک کلکتور افقی را داشته باشند.

مایع خاصی از طریق لوله های جمع کننده جریان می یابد که به آن نیز گفته می شود "آبنمک"یا ضد یخبه عنوان مثال، محلول 30٪ اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول. "آب نمک" گرما را از زمین جمع آوری می کند و به پمپ حرارتی فرستاده می شود و در آنجا آن را به مبرد منتقل می کند. "آب نمک" خنک شده دوباره به کلکتور زمین جریان می یابد.

کاوشگر خاک عمودیسیستمی از لوله‌هایی است که تا عمق 50 تا 150 متری دفن شده‌اند. یا شاید سیستمی از لوله‌های U شکل برای جمع‌آوری انرژی از یک منطقه بزرگ‌تر 20 متر پایین آمده است. انجام کار حفاری تا عمق 100 - 150 متر نه تنها گران است، بلکه نیاز به اخذ مجوز خاص نیز دارد، به همین دلیل است که اغلب به حیله گری متوسل می شوند و چندین پروب با عمق کم را تجهیز می کنند. فاصله بین چنین کاوشگرها 5 تا 7 متر است.

حذف حرارت خاصاز یک کلکتور عمودی نیز به سنگ بستگی دارد:

• سنگ های رسوبی خشک - 20 وات بر متر؛
• سنگ های رسوبی اشباع شده از آب و خاک سنگی - 50 وات بر متر؛
• خاک سنگی با ضریب هدایت حرارتی بالا - 70 وات بر متر؛
• آب زیرزمینی (آب های زیرزمینی) - 80 وات بر متر.

مساحت مورد نیاز برای کلکتور عمودی بسیار کم است، اما هزینه نصب آنها بیشتر از کلکتور افقی است. مزیت یک کلکتور عمودی همچنین دمای پایدارتر و حذف حرارت بیشتر است.

اب

آب را می توان به عنوان منبع گرما به طرق مختلف مورد استفاده قرار داد.

جمع کننده در پایین یک مخزن باز و بدون یخ- رودخانه ها، دریاچه ها، دریاها - نشان دهنده لوله هایی با "آب نمک" است که با کمک بار زیر آب می روند. با توجه به دمای بالای مایع خنک کننده، این روش سودآورترین و مقرون به صرفه ترین است. فقط کسانی که مخزن از آنها بیش از 50 متر قرار دارد می توانند جمع کننده آب نصب کنند، در غیر این صورت کارایی نصب از بین می رود. همانطور که می دانید، همه چنین شرایطی ندارند. اما عدم استفاده از پمپ های حرارتی برای ساکنان ساحلی به سادگی کوته بینانه و احمقانه است.

جمع کننده در زهکشی فاضلابیا از فاضلاب تاسیسات فنی می توان برای گرمایش منازل و حتی ساختمان های بلندمرتبه و شرکت های صنعتی داخل شهر و همچنین برای تهیه آب گرم استفاده کرد. کاری که در برخی از شهرهای سرزمین مادری ما با موفقیت انجام می شود.

چاه یا آب زیرزمینیکمتر از سایر کلکسیونرها استفاده می شود. چنین سیستمی شامل ساخت دو چاه است، آب از یکی گرفته می شود، که گرمای خود را به مبرد در پمپ حرارتی منتقل می کند و آب خنک شده به چاه دوم تخلیه می شود. به جای چاه، ممکن است چاه فیلتراسیون وجود داشته باشد. در هر صورت چاه تخلیه باید در فاصله 15 تا 20 متری چاه اول و حتی در پایین دست قرار گیرد (آب های زیرزمینی نیز جریان خاص خود را دارند). عملکرد این سیستم بسیار دشوار است، زیرا کیفیت آب ورودی باید کنترل شود - فیلتر شود و از خوردگی و آلودگی قطعات پمپ حرارتی (اواپراتور) محافظت شود.

هوا

ساده ترین طرح است سیستم گرمایش با پمپ حرارتی منبع هوا. هیچ کلکتور اضافی مورد نیاز نیست. هوای محیط به طور مستقیم وارد اواپراتور می شود و در آنجا گرمای خود را به مبرد منتقل می کند که به نوبه خود گرما را به خنک کننده داخل خانه منتقل می کند. این می تواند هوا برای واحدهای فن کویل یا آب برای گرمایش از کف و رادیاتورها باشد.

هزینه های نصب پمپ حرارتی منبع هوا حداقل است، اما عملکرد نصب به شدت به دمای هوا بستگی دارد. در مناطقی که زمستان های گرم دارند (تا +5 تا 0 درجه سانتی گراد) این یکی از مقرون به صرفه ترین منابع گرما است. اما اگر دمای هوا به زیر 15- درجه سانتیگراد کاهش یابد، عملکرد آنقدر کاهش می یابد که استفاده از پمپ بی معنی است و روشن کردن بخاری یا دیگ برقی معمولی سود بیشتری دارد.

بررسی ها در مورد پمپ های حرارتی منبع هوا برای گرمایش بسیار متناقض است. این همه به منطقه استفاده آنها بستگی دارد. استفاده از آنها در مناطقی با زمستان های گرم مفید است، به عنوان مثال، در سوچی، جایی که در صورت یخبندان شدید حتی به منبع گرمای پشتیبان نیاز ندارید. همچنین می توان پمپ های حرارتی منبع هوا را در مناطقی که هوا نسبتاً خشک است و دما در زمستان تا 15- درجه سانتیگراد کاهش می یابد نصب کرد. اما در آب و هوای مرطوب و سرد، چنین تاسیساتی دچار یخ زدگی و یخ زدگی می شوند. چسبیدن یخ به فن مانع از عملکرد صحیح کل سیستم می شود.

گرمایش با پمپ حرارتی: هزینه سیستم و هزینه های عملیاتی

قدرت پمپ حرارتی بسته به عملکردهایی که به آن اختصاص داده می شود انتخاب می شود. اگر فقط گرمایش باشد، می توان محاسبات را در یک ماشین حساب ویژه انجام داد که تلفات حرارتی ساختمان را در نظر می گیرد. به هر حال، بهترین عملکرد یک پمپ حرارتی زمانی است که تلفات حرارتی ساختمان از 80 تا 100 وات بر متر مربع بیشتر نباشد. برای سادگی، فرض می کنیم که برای گرم کردن خانه 100 متر مربع با سقف های 3 متر ارتفاع و اتلاف حرارت 60 وات بر متر مربع، به پمپی با توان 10 کیلو وات نیاز است. برای گرم کردن آب، باید یک واحد با ذخیره برق - 12 یا 16 کیلو وات مصرف کنید.

هزینه پمپ حرارتینه تنها به قدرت، بلکه به قابلیت اطمینان و درخواست سازنده نیز بستگی دارد. به عنوان مثال، یک واحد 16 کیلوواتی ساخت روسیه 7000 دلار و یک پمپ خارجی RFM 17 با قدرت 17 کیلووات حدود 13200 دلار قیمت دارد. با تمام تجهیزات مرتبط به جز منیفولد.

خط هزینه بعدی خواهد بود چیدمان مخزن. همچنین به قدرت نصب بستگی دارد. به عنوان مثال، برای یک خانه 100 متر مربع، که در آن طبقه گرم (100 متر مربع) یا رادیاتورهای گرمایش 80 متر مربع در همه جا نصب شده است، همچنین برای گرم کردن آب تا +40 درجه سانتیگراد با حجم 150 لیتر در ساعت، می توانید نیاز به حفر چاه برای کلکتورها چنین کلکسیونر عمودی 13000 دلار هزینه خواهد داشت.

یک کلکتور در انتهای یک مخزن کمی کمتر هزینه خواهد داشت. در همین شرایط 11000 تومان هزینه خواهد داشت. اما بهتر است هزینه نصب یک سیستم زمین گرمایی را با شرکت های تخصصی بررسی کنید. به عنوان مثال، نصب یک کلکتور افقی برای یک پمپ 17 کیلوواتی تنها 2500 دلار هزینه دارد. و برای پمپ حرارتی منبع هوا اصلاً نیازی به کلکتور نیست.

در مجموع هزینه پمپ حرارتی 8000 تومان است. به طور متوسط ​​ساخت کلکتور 6000 دلار است. میانگین.

هزینه ماهانه گرمایش با پمپ حرارتی فقط شامل هزینه های برق. آنها را می توان به صورت زیر محاسبه کرد: مصرف برق باید روی پمپ نشان داده شود. به عنوان مثال برای پمپ 17 کیلووات فوق الذکر توان مصرفی 5.5 کیلووات بر ساعت است. در مجموع، سیستم گرمایش 225 روز در سال کار می کند، یعنی. 5400 ساعت با در نظر گرفتن این واقعیت که پمپ حرارتی و کمپرسور در آن به صورت چرخه ای کار می کنند، مصرف انرژی باید به نصف کاهش یابد. در فصل گرما 5400h*5.5kW/h/2=14850 kW صرف خواهد شد.

ما تعداد کیلووات مصرف شده را در هزینه انرژی در منطقه شما ضرب می کنیم. به عنوان مثال، 0.05 USD برای 1 کیلو وات در ساعت در مجموع 742.5 دلار در سال هزینه می شود. برای هر ماهی که پمپ حرارتی برای گرمایش کار می کرد، 100 دلار هزینه دارد. هزینه های برق اگر هزینه ها را بر 12 ماه تقسیم کنید، ماهانه 60 دلار دریافت می کنید.

لطفا توجه داشته باشید که هر چه مصرف برق پمپ حرارتی کمتر باشد، هزینه های ماهانه کمتر می شود. به عنوان مثال، پمپ های 17 کیلوواتی وجود دارند که تنها 10000 کیلووات در سال مصرف می کنند (هزینه 500 مکعب). همچنین مهم است که عملکرد یک پمپ حرارتی بیشتر باشد، هر چه اختلاف دمایی بین منبع گرما و خنک کننده در سیستم گرمایش کمتر باشد. به همین دلیل است که می گویند نصب کف گرم و واحدهای فن کویل سود بیشتری دارد. اگرچه رادیاتورهای گرمایش استاندارد با خنک کننده با دمای بالا (+65 - +95 درجه سانتیگراد) نیز قابل نصب هستند، اما با یک ذخیره کننده حرارت اضافی، به عنوان مثال، یک دیگ گرمایش غیر مستقیم. یک دیگ بخار نیز برای گرم کردن اضافی آب گرم استفاده می شود.

پمپ های حرارتی هنگامی که در سیستم های دو ظرفیتی استفاده می شوند سودمند هستند. علاوه بر پمپ، می توانید یک کلکتور خورشیدی نیز نصب کنید که می تواند در تابستان که برای خنک کردن پمپ کار می کند، برق را به طور کامل تامین کند. برای بیمه زمستانی می توانید یک مولد حرارت اضافه کنید که آب را برای تامین آب گرم و رادیاتورهای با دمای بالا گرم می کند.

هر صاحب یک خانه خصوصی تلاش می کند تا هزینه گرمایش خانه خود را به حداقل برساند. از این نظر، پمپ های حرارتی به طور قابل توجهی سودآورتر از سایر گزینه های گرمایشی هستند، آنها 2.5-4.5 کیلو وات گرما به ازای هر کیلووات برق مصرفی ارائه می دهند. روی دیگر سکه: برای به دست آوردن انرژی ارزان، باید پول زیادی را در تجهیزات سرمایه گذاری کنید. e. (قیمت اولیه).

تنها راه کاهش 2-3 برابری هزینه ها این است که یک پمپ حرارتی با دست خود بسازید (به اختصار HP). بیایید چندین گزینه واقعی کار را در نظر بگیریم که توسط صنعتگران مشتاق در عمل جمع آوری و آزمایش شده است. از آنجایی که ساخت یک واحد پیچیده نیاز به دانش اولیه در مورد ماشین های تبرید دارد، اجازه دهید با تئوری شروع کنیم.

ویژگی ها و اصل عملکرد TN

تفاوت پمپ حرارتی با سایر تاسیسات گرمایش خانه های خصوصی:

• برخلاف دیگ‌ها و بخاری‌ها، واحد به خودی خود گرما تولید نمی‌کند، بلکه مانند یک تهویه مطبوع، آن را به داخل ساختمان منتقل می‌کند.
• HP پمپ نامیده می شود زیرا انرژی را از منابع گرمای با درجه پایین - هوای محیط، آب یا خاک خارج می کند.
• نیروگاه به طور انحصاری توسط برق مصرف شده توسط کمپرسور، فن ها، پمپ های گردش خون و برد کنترل تامین می شود.
• عملکرد دستگاه بر اساس چرخه کارنو است که در تمام ماشین های تبرید به عنوان مثال تهویه مطبوع و سیستم های اسپلیت استفاده می شود.

در حالت گرمایش، یک سیستم تقسیم سنتی به طور معمول در دمای بالای منفی 5 درجه کار می کند، در یخبندان شدید، راندمان به شدت کاهش می یابد

ارجاع. گرما در هر ماده ای وجود دارد که دمای آن بالاتر از صفر مطلق (منفی 273 درجه) باشد. فن آوری های مدرن استخراج این انرژی را از هوا با دمای 30- درجه سانتیگراد، زمین و آب تا +2 درجه سانتیگراد امکان پذیر می کند.

چرخه تبادل حرارتی Carnot شامل یک سیال فعال - گاز فریون است که در دمای زیر صفر می جوشد. مبرد به طور متناوب در دو مبدل حرارتی تبخیر و متراکم می شود و انرژی را از محیط جذب کرده و به داخل ساختمان منتقل می کند. به طور کلی، اصل عملکرد یک پمپ حرارتی همان چیزی است که برای گرم کردن روشن شده است:

1. همانطور که در نمودار نشان داده شده است، در حالی که در فاز مایع است، فریون از طریق لوله های مبدل حرارتی اواپراتور خارجی حرکت می کند. با دریافت گرما از هوا یا آب از طریق دیواره های فلزی، مبرد گرم می شود، می جوشد و تبخیر می شود.
2. سپس گاز وارد کمپرسور می شود که فشار را به مقدار محاسبه شده پمپ می کند. وظیفه آن بالا بردن نقطه جوش ماده است تا فریون در دمای بالاتر متراکم شود.
3. گاز با عبور از مبدل حرارتی - کندانسور داخلی، دوباره به مایع تبدیل می شود و انرژی انباشته شده را مستقیماً به خنک کننده (آب) یا هوای اتاق منتقل می کند.
4. در مرحله آخر، مبرد مایع وارد جداکننده رطوبت گیرنده و سپس به دستگاه دریچه گاز می شود. فشار ماده دوباره کاهش می یابد، فریون آماده است تا چرخه دوم را طی کند.

اصل عملکرد یک پمپ حرارتی مشابه اصل عملکرد یک سیستم اسپلیت است

توجه داشته باشید. سیستم های اسپلیت معمولی و پمپ های حرارتی کارخانه دارای یک ویژگی مشترک هستند - توانایی انتقال انرژی در هر دو جهت و عملکرد در 2 حالت - گرمایش / سرمایش. سوئیچینگ با استفاده از یک شیر معکوس چهار طرفه انجام می شود که جهت جریان گاز را در طول مدار تغییر می دهد.

در کولرهای خانگی و پمپ های حرارتی از انواع شیرهای ترموستاتیک استفاده می شود که فشار مبرد را در جلوی اواپراتور کاهش می دهد. در سیستم های اسپلیت خانگی، نقش یک تنظیم کننده توسط یک دستگاه مویرگی ساده ایفا می شود.

توجه داشته باشید که چرخه فوق در انواع پمپ های حرارتی رخ می دهد. تفاوت در روش های تامین/حذف گرما است که در زیر لیست خواهیم کرد.

انواع دریچه گاز: لوله مویین (عکس سمت چپ) و شیر ترموستاتیک (TRV)

انواع تاسیسات

طبق طبقه بندی پذیرفته شده کلی، پمپ های حرارتی با توجه به منبع انرژی دریافتی و نوع مایع خنک کننده ای که به آن منتقل می شود به انواع زیر تقسیم می شوند:

ارجاع. انواع پمپ های حرارتی به ترتیب افزایش هزینه تجهیزات همراه با نصب ذکر شده است. گیاهان هوا ارزان ترین هستند، گیاهان زمین گرمایی گران هستند.

پارامتر اصلی مشخص کننده پمپ حرارتی برای گرمایش خانه، ضریب راندمان COP است که برابر با نسبت بین انرژی دریافتی و انرژی مصرف شده است. به عنوان مثال، بخاری های هوای نسبتا ارزان قیمت نمی توانند به COP بالا ببالند - 2.5...3.5. اجازه دهید توضیح دهیم: با صرف 1 کیلو وات برق، نصب 2.5-3.5 کیلو وات گرما را به خانه می رساند.

روش های جمع آوری گرما از منابع آب: از حوضچه (سمت چپ) و از طریق چاه (راست)

سیستم های آب و خاک کارآمدتر هستند، ضریب واقعی آنها در محدوده 3...4.5 قرار دارد. بهره وری یک مقدار متغیر است که به عوامل زیادی بستگی دارد: طراحی مدار تبادل حرارت، عمق غوطه وری، دما و جریان آب.

نکته مهم. پمپ های حرارتی آب قادر به گرم کردن مایع خنک کننده تا 60 تا 90 درجه سانتیگراد بدون مدارهای اضافی نیستند. دمای معمولی آب از پمپ حرارتی 35 ... 40 درجه است، دیگهای بخار به وضوح در اینجا برنده می شوند. از این رو توصیه سازندگان: تجهیزات را به گرمایش با دمای پایین - آب وصل کنید.

کدام TN برای جمع آوری بهتر است

بگذارید مشکل را فرموله کنیم: شما باید یک پمپ حرارتی خانگی با کمترین هزینه بسازید. چند نتیجه منطقی از این به دست می آید:

1. نصب باید از حداقل قطعات گران قیمت استفاده کند، بنابراین دستیابی به مقدار COP بالا امکان پذیر نخواهد بود. از نظر ضریب عملکرد، دستگاه ما به مدل های کارخانه ای بازنده خواهد شد.
2. بر این اساس، ساخت یک HP صرفاً هوا معنی ندارد، استفاده از آن در حالت گرمایش آسان تر است.
3. برای به دست آوردن مزایای واقعی، باید یک پمپ حرارتی هوا به آب، آب به آب، یا یک تاسیسات زمین گرمایی بسازید. در حالت اول، می توانید به COP حدود 2-2.2 دست پیدا کنید، در بقیه موارد می توانید به 3-3.5 دست پیدا کنید.
4. بدون مدارهای گرمایش از کف امکان پذیر نخواهد بود. خنک کننده گرم شده تا 30-35 درجه با شبکه رادیاتور ناسازگار است، مگر در مناطق جنوبی.

قرار دادن مدار خارجی HP به مخزن

اظهار نظر. سازندگان ادعا می کنند: سیستم تقسیم اینورتر در دمای خیابان منهای 15-30 درجه سانتیگراد کار می کند. در واقع، راندمان گرمایش به طور قابل توجهی کاهش می یابد. بر اساس بررسی های صاحبان خانه، در روزهای یخبندان، واحد داخلی جریان هوای گرم را به سختی تامین می کند.

برای اجرای نسخه آب HP، شرایط خاصی مورد نیاز است (اختیاری):

• یک حوضچه در فاصله 25-50 متری از خانه، مصرف برق به دلیل یک پمپ گردش قوی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.
• چاه یا چاه با منبع کافی (دبیت) آب و مکانی برای زهکشی (گودال، چاه دوم، خندق زهکشی، فاضلاب).
• فاضلاب پیش ساخته (اگر به شما اجازه دهند با آن تصادف کنید).

محاسبه جریان آب زیرزمینی آسان است. در فرآیند استخراج گرما، یک پمپ حرارتی خانگی دمای آنها را 4-5 درجه سانتیگراد کاهش می دهد، از اینجا حجم جریان از طریق ظرفیت گرمایی آب تعیین می شود. برای به دست آوردن 1 کیلو وات گرما (دلتای دمای آب را 5 درجه می گیریم)، ​​باید در عرض یک ساعت حدود 170 لیتر را از طریق پمپ حرارتی رانندگی کنید.

گرمایش خانه با مساحت 100 متر مربع به قدرت 10 کیلو وات و مصرف آب 1.7 تن در ساعت نیاز دارد - حجم قابل توجهی. یک پمپ آب گرمای مشابه برای یک خانه روستایی کوچک با مساحت 30-40 متر مربع، ترجیحا عایق بندی شده مناسب است.

روش های انتخاب گرما از پمپ های حرارتی زمین گرمایی

مونتاژ یک سیستم زمین گرمایی امکان پذیرتر است، اگرچه این فرآیند کاملاً کار بر است. ما بلافاصله گزینه قرار دادن لوله را به صورت افقی در یک منطقه در عمق 1.5 متر رد می کنیم - شما باید کل منطقه را بیل کنید یا برای خدمات تجهیزات جابجایی زمین پول بپردازید. روش حفاری چاه بسیار ساده‌تر و ارزان‌تر است و عملاً هیچ مزاحمتی برای منظره ایجاد نمی‌شود.

ساده ترین پمپ حرارتی کولر گازی پنجره ای

همانطور که ممکن است حدس بزنید، برای ساخت پمپ حرارتی آب به هوا به یک کولر پنجره ای در شرایط کار نیاز دارید. خرید یک مدل مجهز به شیر معکوس و قابلیت گرمایش بسیار توصیه می شود، در غیر این صورت باید مدار فریون را دوباره انجام دهید.

مشاوره. هنگام خرید کولر گازی دست دوم به پلاک آن توجه کنید که مشخصات فنی لوازم خانگی را نشان می دهد. پارامتر مورد نظر شما (نشان داده شده بر حسب کیلووات یا واحدهای حرارتی بریتانیا - BTU) است.

ظرفیت گرمایش دستگاه بیشتر از ظرفیت تبرید و برابر است با مجموع دو پارامتر - عملکرد به اضافه گرمای تولید شده توسط کمپرسور.

با کمی شانس، حتی نیازی به رها کردن فریون و لحیم کاری مجدد لوله ها نخواهید داشت. نحوه تبدیل کولر گازی به پمپ حرارتی:

توصیه. اگر نمی توان مبدل حرارتی را بدون آسیب رساندن به خطوط فریون در مخزن قرار داد، سعی کنید گاز را تخلیه کرده و لوله ها را در نقاط مورد نیاز (دور از اواپراتور) برش دهید. پس از مونتاژ واحد تبادل حرارت آب، مدار باید لحیم شده و با فریون پر شود. مقدار مبرد نیز روی برچسب مشخص شده است.

اکنون تنها راه اندازی یک HP خانگی و تنظیم جریان آب و دستیابی به حداکثر کارایی باقی مانده است. لطفا توجه داشته باشید: بخاری بداهه از یک "پر کردن" کاملاً کارخانه ای استفاده می کند که شما فقط رادیاتور را از هوا به مایع منتقل کردید. نحوه عملکرد سیستم به صورت زنده، ویدیوی استاد صنعتگر را تماشا کنید:

ساخت تاسیسات زمین گرمایی

اگر گزینه قبلی به شما امکان می دهد تقریباً دو برابر صرفه جویی کنید ، حتی یک مدار خاکی خانگی COP در منطقه 3 (سه کیلووات گرما در هر 1 کیلو وات برق مصرفی) می دهد. درست است، هزینه های مالی و نیروی کار نیز به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت.

اگرچه نمونه های زیادی از مونتاژ چنین دستگاه هایی در اینترنت منتشر شده است، اما هیچ دستورالعمل جهانی با نقشه ها وجود ندارد. ما یک نسخه کار را ارائه می دهیم که توسط یک صنعتگر خانگی واقعی مونتاژ و آزمایش شده است، اگرچه بسیاری از چیزها باید به طور مستقل فکر و تکمیل شوند - قرار دادن تمام اطلاعات در مورد پمپ های حرارتی در یک نشریه دشوار است.

محاسبه مدار خاک و مبدلهای حرارتی پمپ

به دنبال توصیه های خودمان، شروع به محاسبه یک پمپ زمین گرمایی با پروب های عمودی U شکل می کنیم که در چاه ها قرار می گیرند. لازم است طول کل کانتور خارجی و سپس عمق و تعداد شفت های عمودی را دریابید.

داده های اولیه برای مثال: شما باید یک خانه عایق بندی شده خصوصی با مساحت 80 متر مربع و ارتفاع سقف 2.8 متر، واقع در منطقه میانی را گرم کنید. ما برای گرمایش هزینه نمی کنیم، با در نظر گرفتن عایق حرارتی - 7 کیلو وات، نیاز به گرما را بر اساس منطقه تعیین می کنیم.

در صورت تمایل، می توانید یک کلکتور افقی ترتیب دهید، اما پس از آن باید یک منطقه بزرگ را برای کارهای حفاری اختصاص دهید.

شفاف سازی مهم محاسبات مهندسی پمپ های حرارتی بسیار پیچیده است و نیاز به مجریان بسیار ماهر دارد که به این موضوع اختصاص داده شده است. این مقاله محاسبات ساده ای را ارائه می دهد که از تجربه عملی سازندگان و صنعتگران عاشق محصولات خانگی گرفته شده است.

شدت تبادل حرارت بین زمین و مایع غیر یخ‌بند که در طول مدار در گردش است به نوع خاک بستگی دارد:

• 1 متر خطی از یک کاوشگر عمودی غوطه ور در آب زیرزمینی حدود 80 وات گرما دریافت می کند.
• در خاک های سنگی، حذف گرما حدود 70 وات بر متر خواهد بود.
• خاکهای رسی اشباع شده با رطوبت تقریباً 50 وات در هر 1 متر کلکتور تولید می کنند.
• سنگ های خشک - 20 وات بر متر.

ارجاع. پروب عمودی شامل 2 حلقه لوله است که به پایین چاه پایین آمده و با بتن پر شده است.

مثالی از محاسبه طول لوله.برای استخراج 7 کیلووات انرژی حرارتی مورد نیاز از سنگ رسی خام، به 7000 وات تقسیم بر 50 وات بر متر نیاز دارید، ما عمق کل پروب 140 متری را بدست می آوریم با دستان خود مته کنید در مجموع 7 حفاری برای 2 حلقه تبادل حرارتی، طول کل لوله 7 x 20 x 4 = 560 متر است.

مرحله بعدی محاسبه منطقه تبادل حرارت اواپراتور و کندانسور است. منابع اینترنتی و انجمن های مختلف فرمول های محاسباتی خاصی را ارائه می دهند که در بیشتر موارد نادرست هستند. ما آزادی توصیه چنین روش هایی و گمراه کردن شما را نخواهیم پذیرفت، اما یک گزینه حیله گر ارائه خواهیم داد:

1. با هر سازنده معروف مبدل های حرارتی صفحه ای مانند آلفا لاوال، کائوری، آنویتک و غیره تماس بگیرید. می توانید به وب سایت رسمی برند مراجعه کنید.
2. فرم انتخاب مبدل حرارتی را پر کنید یا با مدیر تماس بگیرید و با ذکر پارامترهای رسانه (ضد یخ، فریون) - دمای ورودی و خروجی، بار گرمایی، انتخاب واحد را سفارش دهید.
3. متخصص این شرکت محاسبات لازم را انجام می دهد و مدل مبدل حرارتی مناسب را ارائه می دهد. در میان ویژگی های آن، شما می توانید یکی از ویژگی های اصلی را پیدا کنید - سطح مبادله.

واحدهای بشقاب بسیار موثر، اما گران هستند (200-500 یورو). مونتاژ مبدل حرارتی پوسته و لوله از یک لوله مسی با قطر خارجی 9.5 یا 12.7 میلی متر ارزان تر است. رقم ارائه شده توسط سازنده را در ضریب ایمنی 1.1 ضرب کنید و بر محیط لوله تقسیم کنید تا فیلم به دست آید.

مبدل حرارتی صفحه فولادی ضد زنگ یک گزینه اواپراتور ایده آل است، کارآمد است و فضای کمی را اشغال می کند. مشکل قیمت بالای محصول است

مثال.مساحت تبادل حرارت واحد پیشنهادی 0.9 متر مربع بود. با انتخاب یک لوله مسی ½ اینچی با قطر 12.7 میلی متر، محیط را بر حسب متر محاسبه می کنیم: 12.7 x 3.14 / 1000 ≈ 0.04 متر کل فیلم را تعیین می کنیم: 0.9 x 1.1 / 0.04 ≈ 25 متر.

تجهیزات و مواد

پیشنهاد می شود پمپ حرارتی آینده بر اساس یک واحد بیرونی از یک سیستم تقسیم با توان مناسب (که روی صفحه نشان داده شده است) ساخته شود. چرا بهتر است از کولر گازی مستعمل استفاده کنید:

• دستگاه در حال حاضر با تمام اجزاء - کمپرسور، دریچه گاز، گیرنده و برق راه اندازی مجهز شده است.
• مبدل های حرارتی خانگی را می توان در بدنه دستگاه تبرید قرار داد.
• پورت های سرویس مناسبی برای پر کردن فریون وجود دارد.

توجه داشته باشید. کاربرانی که در مورد موضوع آگاه هستند تجهیزات را جداگانه انتخاب می کنند - کمپرسور، شیر انبساط، کنترلر و غیره. اگر تجربه و دانش دارید، چنین رویکردی فقط خوش آمدید.

مونتاژ HP بر اساس یک یخچال قدیمی غیر عملی است - قدرت واحد بسیار کم است. در بهترین حالت ، می توان تا 1 کیلو وات گرما "فشرده" کرد که برای گرم کردن یک اتاق کوچک کافی است.

علاوه بر یونیت اسپلیت خارجی، به مواد زیر نیاز دارید:

• لوله HDPE Ø20 میلی متر - به مدار خاکی.
• اتصالات پلی اتیلن برای مونتاژ کلکتورها و اتصال به مبدل های حرارتی؛
• پمپ های گردش خون - 2 عدد.
• گیج فشار، دماسنج؛
• شیلنگ آب با کیفیت بالا یا لوله HDPE با قطر 25-32 میلی متر برای پوسته اواپراتور و کندانسور.
• لوله مسی Ø9.5-12.7 میلی متر با ضخامت دیواره حداقل 1 میلی متر؛
• عایق برای خطوط لوله و خطوط فریون؛
• کیت برای آب بندی کابل های گرمایش گذاشته شده در داخل منبع آب (برای آب بندی انتهای لوله های مسی لازم است).

مجموعه بوشینگ برای ورود هرمتیک لوله مسی

محلول نمکی آب یا ضد یخ برای گرم کردن - اتیلن گلیکول - به عنوان خنک کننده خارجی استفاده می شود. شما همچنین به یک منبع فریون نیاز دارید که نام تجاری آن در پلاک نام سیستم اسپلیت مشخص شده است.

مونتاژ بلوک تبادل حرارت

قبل از شروع کار نصب، ماژول فضای باز باید جدا شود - تمام پوشش ها را بردارید، فن و رادیاتور استاندارد بزرگ را بردارید. اگر قصد ندارید از پمپ به عنوان خنک کننده استفاده کنید، شیر برقی را که شیر معکوس را کنترل می کند، جدا کنید. سنسورهای دما و فشار باید حفظ شوند.

روش مونتاژ برای واحد اصلی VT:

1. با قرار دادن یک لوله مسی در داخل شیلنگ به طول تخمینی، یک کندانسور و اواپراتور بسازید. در انتها، سه راهی را برای اتصال زمین و مدارهای گرمایشی با استفاده از کیت مخصوص کابل گرمایش، آب بندی کنید.
   
2. با استفاده از یک قطعه لوله پلاستیکی Ø150-250 میلی متر به عنوان هسته، مدارهای دو لوله ای خانگی را باد کنید و انتهای آن را در جهت درست قرار دهید، همانطور که در زیر در ویدیو انجام می شود.
3. هر دو مبدل حرارتی پوسته و لوله را در محل رادیاتور استاندارد قرار داده و محکم کنید، لوله های مسی را به پایانه های مربوطه لحیم کنید. بهتر است مبدل حرارتی - کندانسور "گرم" را به پورت های سرویس متصل کنید.
   
4. سنسورهای کارخانه ای را نصب کنید که دمای مایع خنک کننده را اندازه گیری می کنند. بخش های خالی لوله ها و خود دستگاه های تبادل حرارت را عایق بندی کنید.
5. دماسنج ها و فشارسنج ها را روی خطوط آب قرار دهید.

مشاوره. اگر قصد دارید واحد اصلی را در فضای باز نصب کنید، باید اقداماتی را برای جلوگیری از جامد شدن روغن در کمپرسور انجام دهید. خرید و نصب کیت زمستانی برای گرمایش مخزن روغن برقی.

در انجمن های موضوعی راه دیگری برای ساخت اواپراتور وجود دارد - یک لوله مسی به صورت مارپیچی پیچیده می شود و سپس در یک ظرف بسته (مخزن یا بشکه) قرار می گیرد. هنگامی که مبدل حرارتی محاسبه شده به سادگی در محفظه تهویه مطبوع قرار نمی گیرد، این گزینه با تعداد زیادی چرخش کاملاً معقول است.

ساخت کانتور خاک

در این مرحله کار حفاری ساده اما پر زحمت و قرار دادن پروب در چاه انجام می شود. دومی را می توان به صورت دستی یا با دعوت از دستگاه حفاری انجام داد. فاصله بین چاه های مجاور حداقل 5 متر است.

1. یک ترانشه کم عمق بین حفاری ها حفر کنید تا لوله های تامین را قرار دهید.
2. 2 حلقه لوله پلی اتیلن را در هر سوراخ قرار دهید و سوراخ ها را با بتن پر کنید.
3. خطوط را به نقطه اتصال بیاورید و یک منیفولد مشترک را با استفاده از اتصالات HDPE نصب کنید.
4. خطوط لوله گذاشته شده در زمین را عایق بندی کنید و آنها را با خاک پر کنید.

در سمت چپ در عکس، پروب را در یک لوله پلاستیکی پایین می آوریم، در سمت راست، اتصالات را در ترانشه قرار می دهیم.

نکته مهم. قبل از بتن ریزی و پرکردن، حتما سفتی مدار را بررسی کنید. به عنوان مثال، یک کمپرسور هوا را به منیفولد وصل کنید، فشار 3-4 بار را پمپ کنید و چند ساعت بگذارید.

هنگام اتصال بزرگراه ها، نمودار ارائه شده در زیر را دنبال کنید. هنگام پر کردن سیستم با آب نمک یا اتیلن گلیکول، خم شدن با شیر آب مورد نیاز خواهد بود. دو لوله اصلی را از کلکتور به پمپ حرارتی هدایت کنید و به مبدل حرارتی اواپراتور "سرد" وصل کنید.

دریچه های هوا باید در بالاترین نقطه هر دو مدار آب نصب شوند که در نمودار نشان داده نشده اند.

فراموش نکنید که یک واحد پمپ مسئول گردش مایع را نصب کنید، جهت جریان به سمت فریون در اواپراتور است. رسانه های عبوری از کندانسور و اواپراتور باید به سمت یکدیگر حرکت کنند. نحوه پر کردن صحیح خطوط جانبی "سرد"، ویدیو را تماشا کنید:

به روشی مشابه، کندانسور به سیستم گرمایش از کف خانه متصل می شود. یونیت مخلوط کن با شیر سه طرفه به دلیل پایین بودن دمای منبع نیازی به نصب ندارد. در صورت نیاز به ترکیب ترانسفورماتور با سایر منابع حرارتی (کلکتورهای خورشیدی، دیگ بخار)، از ترمینال های متعدد استفاده کنید.

سوخت گیری و راه اندازی سیستم

پس از نصب و اتصال واحد به شبکه برق، مرحله مهمی آغاز می شود - پر کردن سیستم با مبرد. یک دام در اینجا در انتظار شماست: شما نمی دانید چقدر فریون باید شارژ کنید، زیرا حجم مدار اصلی به دلیل نصب کندانسور خانگی با اواپراتور به میزان قابل توجهی افزایش یافته است.

مشکل با روش پر کردن بر اساس فشار و دمای بیش از حد مبرد، اندازه گیری شده در ورودی کمپرسور حل می شود (فریون در حالت گازی در آنجا عرضه می شود). دستورالعمل های دقیق برای پر کردن روش اندازه گیری دما در اینجا آمده است.

قسمت دوم ویدیو نحوه پر کردن سیستم با فریون R22 را بر اساس فشار و دمای فوق گرم مبرد شرح می دهد:

پس از اتمام سوخت گیری، هر دو پمپ سیرکولاسیون را با سرعت اول روشن کرده و کمپرسور را راه اندازی کنید. دمای آب نمک و خنک کننده داخلی را با استفاده از دماسنج کنترل کنید. در مرحله گرم کردن، خطوط حاوی مبرد ممکن است یخ بزنند و متعاقباً یخ زدگی باید ذوب شود.

نتیجه

ساخت و راه اندازی یک پمپ حرارتی زمین گرمایی با دستان خود بسیار دشوار است. احتمالاً به بهبودهای مکرر، رفع اشکال و ترفندها نیاز دارد. به عنوان یک قاعده، بیشتر مشکلات پمپ های حرارتی خانگی به دلیل مونتاژ نامناسب یا پر شدن مدار اصلی تبادل حرارت رخ می دهد. اگر دستگاه فوراً از کار بیفتد (سیستم ایمنی خودکار خاموش شده است) یا مایع خنک کننده را گرم نکند، ارزش دارد که با یک تکنسین تجهیزات تبرید تماس بگیرید - او عیب یابی را انجام می دهد و به اشتباهات رخ داده اشاره می کند.

یک پمپ حرارتی آب و هوا انرژی محیط خارجی را به گرما تبدیل می کند که فضای داخلی را گرم می کند. یعنی با کمک این دستگاه می توان خانه یا ساختمان را با هوای معمولی "گرم کرد". علاوه بر این، هوا در جعبه آتش نمی سوزد، بلکه به سادگی کالری خود را به یک واحد پیچیده می دهد - یک پمپ حرارتی، که این انرژی را به اتاق منتقل می کند و آن را به سیستم گرمایش منتقل می کند.

موافقم، چنین دستکاری هایی با انرژی ها شبیه جادو است. اما هیچ چیز خارق العاده ای در مورد پمپ های حرارتی از این نوع وجود ندارد. و در این مقاله به اصول عملکرد و طراحی چنین واحدی خواهیم پرداخت.

نمودار عملکرد یک پمپ حرارتی هوا از یک یخچال یا تهویه مطبوع کپی شده است، یعنی:

• یک حامل انرژی کم کالری (هوا) مبرد ریخته شده در یک مدار چرخه ای را می جوشاند که اواپراتور (تله گرما) را به کندانسور (گسترشگر گرما) متصل می کند.
• در کندانسور، بخارات مبرد به حالت متفاوتی از تجمع (مایع) تبدیل می‌شوند و انرژی را به سیستم گرمایش آزاد می‌کنند.
• پس از این، مبرد مایع دوباره به اواپراتور می رود و در آنجا به بخار تبدیل می شود. و همه چیز از نو شروع می شود.

یعنی کار از همان اصل کارنو معکوس استفاده می کند، اما قسمت اصلی نصب اواپراتور نیست که گرما را از فضای اطراف جمع می کند، بلکه کندانسور است که کالری انباشته شده را به مصرف کننده منتقل می کند.

در عین حال، عملکرد چرخه ای نصب توسط یک کمپرسور ویژه تضمین می شود که نه تنها مبرد را از طریق مدار پمپ می کند، بلکه آن را فشرده می کند و در نتیجه انتقال حرارت به کندانسور را افزایش می دهد. با این حال، این تنها واحد نیروگاه نصب نیست - پمپ حرارتی مجهز به یک فن نسبتاً قدرتمند است که روی اواپراتور می وزد.

خوب، مصرف کننده گرما یا یک کنوکتور است که هوای داخل اتاق را گرم می کند، یا یک سیستم "کف گرم" یا سایر رادیاتورها با مساحت بزرگ.

اما با باتری های استاندارد، فن های حرارتی کارایی چندانی ندارند.

علاوه بر این، کنوکتور با کندانسور در داخل خانه نصب می شود و اواپراتور با فن یا در خارج، در نما یا در داخل شاخه اگزوز سیستم تهویه نصب می شود.

مزایا و معایب پمپ های حرارتی منبع هوا

بررسی پمپ حرارتی هوا/آب هم خوب و هم بد است. به هر حال، این دستگاه با تمام مزایای غیرقابل انکارش، خالی از معایب نیست.

علاوه بر این، مزایای آن شامل حقایق زیر است:

• اولا، نصب چنین واحدی آسان است. پس از همه، برای مدار اولیه، بسته به اواپراتور، نه کار حفاری و نه مخازن مورد نیاز است.
• ثانیاً هوا همه جا هست، اما زمین در مالکیت شخصی فقط خارج از شهر است و با مخازن مصنوعی یا طبیعی مشکلات حتی بیشتر است. بنابراین، پمپ های حرارتی هوا برای گرمایش را می توان حتی در محیط های شهری، بدون درخواست مجوز از مراجع نظارتی نصب کرد.
• ثالثاً، پمپ هوا را می توان با یک سیستم تهویه ترکیب کرد، با استفاده از نیروی واحد برای افزایش راندمان تبادل هوا در اتاق.

علاوه بر این، چنین پمپی تقریباً بی صدا عمل می کند و برنامه ریزی آن آسان است.

خوب، کاستی های اجتناب ناپذیر را می توان در قالب لیست زیر ارائه کرد:

• کارایی دستگاه بستگی به دمای محیط دارد. بنابراین راندمان دستگاه در تابستان بیشتر از زمستان است.
• پمپ هوا را فقط در یخبندان های نسبتاً خفیف می توان روشن کرد. علاوه بر این، در دمای -7 درجه سانتیگراد، پمپ هوای خانگی دیگر کار نخواهد کرد. اگرچه واحدهای صنعتی حتی در دمای 25- درجه سانتیگراد روشن می شوند.

علاوه بر این، پمپ هوا یک نیروگاه کاملاً مستقل نیست. این واحد برق مصرف می کند و 1 کیلووات در ساعت را به 11-14 مگا ژول تبدیل می کند.

پمپ حرارتی هوا DIY: نمودار مونتاژ

برخلاف سیستم های زمین گرمایی و هیدروترمال نسبتاً پیچیده، پمپ حرارتی هوا به آب را می توان حتی به تنهایی ساخت.

علاوه بر این، برای ساخت سیستم هوا به مجموعه ای نسبتاً ارزان شامل قطعات و مجموعه های زیر نیاز داریم:

• کمپرسور سیستم اسپلیت - می توان آن را در مرکز خدمات یا تعمیرگاه خریداری کرد
• مخزن 100 لیتری فولاد ضد زنگ - می توان آن را از هر ماشین لباسشویی قدیمی جدا کرد
• یک ظرف پلیمری با گردن گسترده - یک قوطی معمولی یا پلی پروپیلن انجام می شود.
• لوله های مسی با قطر جریان بیش از 1 میلی متر. شما باید آنها را بخرید، اما این تنها خرید گران قیمت در کل پروژه است.
• مجموعه ای از دریچه های قطع و کنترل، که شامل یک شیر تخلیه، یک دریچه تخلیه هوا و یک شیر اطمینان است.
• عناصر چفت و بست - براکت ها، گیره های لوله، گیره ها و چیزهای دیگر.

علاوه بر این، ما به ارزان ترین مبرد - فریون و حداقل یک واحد کنترل ساده نیاز خواهیم داشت که بدون آن استفاده از پمپ های حرارتی بسیار دشوار خواهد بود، زیرا نیاز به همگام سازی عملکرد کمپرسور با دمای روی سطح است. اواپراتور و کندانسور

مونتاژ واحد

خب، فرآیند مونتاژ خود به این صورت است:

• ما یک سیم پیچ از یک لوله مسی می سازیم که ابعاد آن باید با سطح مقطع و ارتفاع مخزن فولادی مطابقت داشته باشد.
• سیم پیچ را در مخزن سوار می کنیم و خروجی های لوله مسی را خارج از آن می گذاریم. بعد، مخزن را آب بندی می کنیم و آن را با اتصالات ورودی (پایین) و خروجی (بالا) مجهز می کنیم. در نتیجه، اولین عنصر سیستم - کندانسور - را با خروجی های آماده برای لوله گرمایش مستقیم (اتصالات بالایی) و لوله برگشت (اتصالات پایین) دریافت می کنیم.
• کمپرسور را روی دیوار نصب می کنیم (با استفاده از براکت). فیتینگ فشار کمپرسور را به خروجی بالایی لوله مسی وصل می کنیم.
• سیم پیچ دوم را از لوله مسی می سازیم که ابعاد آن با سطح مقطع و ارتفاع قوطی پلیمری مطابقت دارد.
• سیم پیچ را در قوطی سوار می کنیم و یک فن در انتهای آن نصب می کنیم که هوا را به سیم پیچ وارد می کند. علاوه بر این، دو خروجی باید از قوطی خارج شود. در نتیجه، کل این ساختار که نشان دهنده اواپراتور سیستم است، بر روی نما یا در محور تهویه نصب می شود.
• خروجی پایینی مخزن (کندانسور) را با خروجی پایین قوطی (اواپراتور) با برش چوک کنترلی در این خط لوله وصل می کنیم.
• خروجی بالای قوطی را با لوله مکش کمپرسور وصل می کنیم.

اساساً همین است. این سیستم با استفاده از اصل عملکرد پمپ حرارتی منبع هوا، تقریباً آماده است. تنها چیزی که باقی می ماند این است که مبرد را در کمپرسور پر کنید و دریچه گاز را به واحد کنترل وصل کنید.

گرمایش هوا با پمپ حرارتی: محاسبه توان نصب

قدرت پمپ حرارتی به عوامل زیادی بستگی دارد، از جمله: حجم مبرد، سطح سیم پیچ ها در اواپراتور و کندانسور، حجم مورد انتظار انتقال حرارت به سیستم گرمایش و غیره. بنابراین، در بیشتر موارد، محاسبات توان در برنامه های خاصی انجام می شود که سایر داده های ورودی را در نظر می گیرند.

به شکل ساده شده، این برنامه ها به عنوان "ماشین حساب" آنلاین با فیلدهای باز برای وارد کردن پارامترهای زیر طراحی شده اند:

• مساحت اتاق و ارتفاع سقف - اینها برای محاسبه حجم استفاده می شوند.
• منطقه ای که ساختمان در آن قرار دارد - این پارامتر میانگین دمای هوای سالانه را تعیین می کند که بر عملکرد اواپراتور تأثیر می گذارد.
• درجه عایق کاری - با استفاده از این پارامتر، "محتوای کالری" مورد انتظار سیستم گرمایش تعیین می شود.

در مرحله نهایی، دو پارامتر آخر به ضرایبی تبدیل می شوند که در آن حجم اتاق ضرب می شود. رقم به دست آمده در نتیجه چنین دستکاری هایی با مقادیر جدولی مقایسه می شود که قدرت پمپ را به حجم گرم شده مرتبط می کند.

در نتیجه، معلوم می شود که گرمایش یک خانه با مساحت 100 متر مربع، به طور معمول، به یک پمپ حرارتی 5 کیلوواتی نیاز دارد و یک خانه 350 متر مربعی را می توان با یک پمپ 28 کیلوواتی گرم کرد.

پمپ حرارتی هوا: تفاوت های ظریف تعمیر و نگهداری واحد

پمپ حرارتی هوا به آب نیازی به تعمیر و نگهداری خاصی ندارد، همراه با جداسازی/مونتاژ جزئی.

برای حفظ عملکرد سیستم، مالک فقط باید دستکاری های زیر را انجام دهد:

• به طور دوره ای فن و توری روی اواپراتور را از زباله های مسدود شده (برگ ها، گرد و غبار و غیره) تمیز کنید.
• روغن کاری دوره ای کمپرسور طبق نمودار ارائه شده توسط سازنده انجام می شود.
• تعویض روغن در واحدهای برق (کمپرسور، فن).
• به طور دوره ای یکپارچگی لوله مسی مبرد و کابل برق تامین کننده کمپرسور و فن را بررسی کنید.

اولین نسخه‌های پمپ‌های حرارتی تنها می‌توانست تا حدی نیاز به انرژی حرارتی را برآورده کند. انواع مدرن کارآمدتر هستند و می توانند برای سیستم های گرمایشی استفاده شوند. به همین دلیل است که بسیاری از صاحبان خانه سعی می کنند یک پمپ حرارتی را با دست خود نصب کنند.

ما به شما خواهیم گفت که چگونه بهترین گزینه را برای پمپ حرارتی انتخاب کنید، با در نظر گرفتن اطلاعات جغرافیایی منطقه ای که قرار است در آن نصب شود. مقاله ای که برای بررسی پیشنهاد شده است، به طور مفصل اصل عملکرد سیستم های "انرژی سبز" را شرح می دهد و تفاوت ها را فهرست می کند. با در نظر گرفتن توصیه های ما، شما بدون شک به یک نوع موثر رضایت خواهید داد.

برای صنعتگران مستقل، ما فناوری مونتاژ یک پمپ حرارتی را ارائه می دهیم. اطلاعات ارائه شده برای بررسی با نمودارهای بصری، انتخاب عکس و یک دستورالعمل ویدیویی دقیق در دو بخش تکمیل می شود.

اصطلاح پمپ حرارتی به مجموعه ای از تجهیزات خاص اشاره دارد. وظیفه اصلی این تجهیزات جمع آوری انرژی حرارتی و انتقال آن به مصرف کننده می باشد. منبع چنین انرژی می تواند هر جسم یا محیطی با دمای +1 درجه یا بیشتر باشد.

در محیط ما بیش از اندازه منابع گرمای با دمای پایین وجود دارد. این زباله‌های صنعتی از شرکت‌ها، نیروگاه‌های حرارتی و هسته‌ای، فاضلاب و غیره است. برای راه‌اندازی پمپ‌های حرارتی در گرمایش خانه، به سه منبع طبیعی خودبازسازنده نیاز است - هوا، آب و زمین.

پمپ های حرارتی از فرآیندهایی که به طور منظم در محیط رخ می دهند، انرژی می گیرند. جریان فرآیندها هرگز متوقف نمی شود، زیرا منابع بر اساس معیارهای انسانی پایان ناپذیر شناخته می شوند

سه منبع انرژی بالقوه ذکر شده ارتباط مستقیمی با انرژی خورشید دارند که با گرم کردن، هوا را همراه با باد به حرکت در می آورد و انرژی حرارتی را به زمین منتقل می کند. این انتخاب منبع است که معیار اصلی طبقه بندی سیستم های پمپ حرارتی است.

اصل عملکرد پمپ های حرارتی مبتنی بر توانایی بدنه ها یا رسانه ها برای انتقال انرژی حرارتی به بدن یا محیطی دیگر است. گیرنده ها و تامین کنندگان انرژی در سیستم های پمپ حرارتی معمولاً به صورت جفت کار می کنند.

انواع زیر از پمپ های حرارتی متمایز می شوند:

• هوا آب است.
• زمین آب است.
• آب هواست.
• آب، آب است.
• زمین هواست.
• آب - آب
• هوا هوا است.

در این حالت، کلمه اول نوع محیطی را که سیستم از آن گرمای دمای پایین می گیرد، مشخص می کند. دومی نشان دهنده نوع حاملی است که این انرژی حرارتی به آن منتقل می شود. بنابراین در پمپ های حرارتی آب، آب است، گرما از محیط آبی گرفته می شود و مایع به عنوان خنک کننده استفاده می شود.

آیا می خواهید گرمایش کنوکتور را در خانه خود نصب کنید، جایی که از پمپ حرارتی هوا به هوا برای گرم کردن مایع خنک کننده استفاده می شود و باعث صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های گرمایش می شود؟ موافق باشید که دریافت گرمایش کامل در یک شرکت با آب گرم عملاً رایگان کار بسیار وسوسه انگیزی است.

اما نمی دانید چگونه می توانید چنین سیستمی بسازید تا اتاق ها را به روشی جایگزین گرم کنید و آب گرم را برای نیازهای خانگی تهیه کنید؟

ما به شما در مقابله با این موضوع کمک خواهیم کرد - مقاله اصل عملکرد و طراحی پمپ را پوشش می دهد. چنین سیستمی فقط باید انرژی را برای عملکرد کمپرسور صرف کند و حجم اصلی گرما به سادگی از خیابان از جو گرفته می شود که هنوز برای آن پولی از ما خواسته نشده است.

مزایای پیاده سازی آن در سیستم و معایب قابل توجه نیز در نظر گرفته شده است. توجه ویژه ای به انتخاب و محاسبه پمپ می شود.

و برای کسانی که دوست دارند همه چیز را با دستان خود انجام دهند، پیشنهاد می کنیم چنین پمپی را خودتان با استفاده از مواد موجود بسازید. برای کمک، مواد عکاسی و توصیه‌های ویدئویی در مورد طراحی و عملکرد پمپ حرارتی هوا ارائه می‌کنیم.

هر پمپ حرارتی متعلق به تجهیزات کره است. انرژی گرمایی توده های هوای خیابان را از فضای اطراف داخل خانه می گیرد تا اشیاء مسکونی و غیر مسکونی را با آن گرم کند.

از هیچ گونه سوخت قابل احتراق استفاده نمی کند.

پمپ حرارتی خارجی ( TN) هوا به هوا شبیه کولر گازی اینورتر است که از یونیت بیرونی و داخلی استفاده می شود.

و طبق اصل عملکرد ، بیشتر یادآور یخچال است ، فقط "برعکس" عمل می کند. اما برخلاف هر دوی آنها، این پمپ حرارتی هم قادر است توده های هوای خانه را خنک و هم گرم کند.

اصل عملیات و ساختار داخلی

عملکرد یک HP هوا به هوا بر اساس یک پدیده فیزیکی ساده ترمودینامیک است - هنگامی که یک مایع تبخیر می شود، سطحی را که از آن پراکنده شده است خنک می کند. به عنوان مثال، بخار روی یک لیوان چای داغ همین اثر را نشان می دهد.

یک یخچال معمولی نیز بر اساس این اصل کار می کند. در داخل آن لوله هایی وجود دارد که مبرد تحت فشار بالا از طریق آنها گردش می کند. گرما را از داخل فریزر می گیرد و کمی گرمتر می شود.

سپس گرمای جمع‌آوری‌شده از طریق مبدل حرارتی (شبکه‌ای در پشت یخچال) به هوای اتاق رها می‌شود.

و برای اینکه مبرد تا دمای عملیاتی خنک شود، آن را در یک کمپرسور فشرده می کنند. علاوه بر این، در طول چرخه عملیاتی، فریون در داخل سیستم به طور مداوم از حالت گازی به حالت مایع تغییر می کند و برمی گردد.

پمپ حرارتی منبع هوا دقیقاً به همین صورت عمل می کند. فقط از خیابان گرما می گیرد و نه از فریزر بسته. حتی اگر بیرون یخبندان باشد، باز هم انرژی حرارتی زیادی در جو وجود دارد.

برای تولید گرما، یک پمپ حرارتی فقط به انرژی صرف شده برای کارکرد کمپرسور نیاز دارد. نمودار با جزئیات فرآیند انتقال حرارت را نشان می دهد

پمپ حرارتی هوا به هوا از عناصر زیر تشکیل شده است:

• کمپرسور؛
• اواپراتور با فن هوای اجباری؛
• شیر انبساط؛
• لوله های مسی برای پمپاژ فرون بین خیابان و خانه؛
• کندانسور با یک فن که هوای گرم را به اتاق می دهد.

سه عنصر اول واحد خارجی را تشکیل می دهند و آخرین عنصر به قسمت داخلی پمپ حرارتی تعلق دارد. لوله های مسی عایق حرارتی برای حرکت مداوم مایع خنک کننده بین این ماژول های سیستم تقسیم طراحی شده اند.

الگوریتم عملکرد پمپ حرارتی هوا به هوا به شرح زیر است:

1. هوای بیرون توسط یک فن به داخل یونیت خارجی کشیده شده و از طریق پره های اواپراتور خارجی عبور می کند. فریون در حال گردش از طریق مبدل حرارتی، انرژی حرارتی موجود در آن را جذب می کند، در حالی که به حالت گازی می رسد.
2. سپس گاز وارد کندانسور می شود و در آنجا فشرده می شود. و سپس از طریق لوله های مسی به واحد داخلی پمپ می شود.
3. در یک کندانسور واقع در خانه، گاز دوباره به مایع تبدیل می شود و گرما را به هوای داخل خانه منتقل می کند.
4. سپس فشار اضافی از طریق شیر انبساط آزاد می شود و فریون مایع دوباره به اواپراتور اولیه فرستاده می شود.

دمای فریون ورودی به واحد خارجی همیشه کمتر از دمای محیط است. بنابراین، همیشه گرما را از جو می گیرد.

اما سطح "خنک کننده" مایع خنک کننده در سیستم ثابت است و دمای بیرون دائماً در نوسان است. به همین دلیل در یخبندان های شدید TN کارایی خود را از دست می دهد.

پمپ های حرارتی هوا به هوا دستگاه های بسیار کارآمدی هستند. نگهداری از آنها آسان، استفاده راحت و مقرون به صرفه است.

در حال حاضر طیف گسترده ای از سیستم های مشابه در فروش وجود دارد که می توانید یک سیستم گرمایشی برای هر خانه ای انتخاب کنید. شما فقط باید قدرت آن را به درستی محاسبه کنید، سپس سال ها به طور موثر عمل می کند.

نظر شما در مورد کارایی و امکان سنجی استفاده از پمپ های حرارتی هوا به هوا چیست؟ نظر خود را به اشتراک بگذارید، در مورد استفاده از واحدها بازخورد بگذارید و سؤال بپرسید. فرم نظر در زیر قرار دارد.