משאבת חום "מים-מים": מכשיר, עקרון הפעולה, כללים להסדרת חימום המבוסס על זה

סוגי מי אדמה אספנים

הקולט של משאבת חום מקורית יכול להיות משני סוגים (איור 2):

• אֲנָכִי;
• אופקי.

אורז. 2 סוגי קולטים למשאבות אדמה: אנכיים ואופקיים

אספן אנכי הוא צינור ארוך שהונמך לבאר, שאורכו הוא בין 40 ל 150 מ'. סוג זה של מחליף חום עדיף על אלה אופקיים בכך שהטמפרטורה גבוהה יותר בעומק כזה. אם הבאר עמוקה מאוד, אז מחליף החום מצויד גם במעטפת מגן, ואם העומק קטן יחסית, זה לא הכרחי.אבל חסרון משמעותי של שיטה זו של מיקום מאגרים הוא העלות הגבוהה של באר כזו.

כמובן, מומחים ממליצים לקדוח באר עמוק יותר. אבל אם הטכניקה או האדמה לא מאפשרים, אז ניתן לעשות כמה בארות. לדוגמה, אתה יכול לעשות באר אחת בעומק של 80 מ', או שאתה יכול לעשות 4 בארות של 20 מ' כל אחת. העיקר הוא שהתוצאה הכוללת מספיקה לחימום הבית. תיתכן אדמה סלעית, שדי קשה לעבוד איתה, אפשר לקדוח בה בארות של לא יותר מ-15-20 מטרים.

קולט אופקי (איור 3) - סוג זה של קולט אדמה למשאבת אדמה-מים נראה כמו צינור המונח במצב אופקי עד לעומק מסוים, מתחת לשכבת אדמה. סעפת זו קלה להתקנה.

אורז. 3 מעגל חיצוני של משאבת מי התהום

השטח עליו מותקן האספן של משאבת חום עפר הוא די גדול, בניגוד לגרסה האנכית, הדורשת פיסת אדמה קטנה. ככלל, מחליף חום אופקי תופס בין 25 ל 50 מ"ר, ואולי יותר, בהתאם לאזור המחומם. הגורם השלילי של אפשרות זו הוא שהאזור עם האספן הזה יכול לשמש רק לדשא.

בהתאם לנסיבות שונות, ניתן להניח את מחליף החום בזיגזג, לולאות, נחש וכו'.

חשוב מאוד מהי המוליכות התרמית של האדמה בה מותקן מחליף החום. זה תלוי באיכות האדמה, למשל, אם האדמה רטובה אז המוליכות התרמית גדולה יותר ואם האדמה חולית אז המוליכות התרמית קטנה.

אם יש לולאות רבות במחליף החום, יש לכלול את משאבת המחזור בתצורה.

נושאי אנרגיה בעד או נגד?

עם זאת, זה לא הכל. עליית המחירים של נושאי אנרגיה והעלויות הגבוהות של אספקתם מביאים לעלייה מהירה בעלות החום והחשמל. וזה מאלץ את הצרכנים לחפש דרכים חדשות לחסוך. אפילו מספרי הלימוד בבית הספר, אנו זוכרים שהעברת חום זורמת מגופים מחוממים לגופים קרירים יותר, אך לא להיפך. הניסיון בן מאות השנים שלנו אינו זוכר את ההליך ההפוך, והמדע מוכיח זאת. עם זאת, טכניקות הנדסה מודרניות ערמומיות מאפשרות להעביר חום בכיוון ההפוך - מגוף פחות מחומם לגוף חם יותר.

תכנית העברת חום במשאבת חום

מבחינתנו אין שום דבר מפתיע, למשל, בתפעול המקרר. היכן שהחום מהמקפיא, שהטמפרטורה בו היא לרוב שלילית, משתחרר לסביבה. אם החום הזה משמש לחימום מבנים, ותא הקירור מוחלף במקור חום טבעי מוכח ומתפקד כל הזמן, אז זו תהיה משאבת החום כביכול.

משאבת חום אוויר-אוויר פשוטה בעזרתה ניתן לחמם חלל מגורים הוא מזגן המוכר לכולם, בעל פונקציית חימום. אתה יכול להשתמש בו בהצלחה, כי היום יש מזגנים שיכולים לעבוד גם בטמפרטורות מתחת לאפס משמעותיות - עד -15 גר'. ומתחת. עם זאת, אם אנחנו רוצים לקבל את מירב היעילות והנוחות כאשר מחממים את כל הבית בצורה כל כך חסכונית (ומשאבת חום חסכונית פי שלושה מתנורי חימום רגילים, או אפילו יותר), אז יש להשתמש במערכות מתקדמות יותר.

הערה: רבים תוהים - איך זה, כי יש חוק של שימור אנרגיה.מדוע יחס כל כך לא פרופורציונלי בין העברת חום לצריכת החשמל? כל הסוד הוא שבמשאבת חום, חשמל מושקע רק על הפיתול האלקטרומגנטי של המדחס (שכמובן מתחמם, אבל החום הזה לא משמש לחימום החדר), ונוצר אנרגיית חום, "מוצץ " מהסביבה החיצונית, הודות לתהליכים המיוחדים של משאבת החום (המילה משאבה עצמה מעידה על כך). כדי להבין זאת, אתה צריך לדעת יותר מאשר קורס בית ספר בפיזיקה. אבל בואו ננסה לעבור על היסודות להלן.

מקבל טוב

הבעיה הגדולה ביותר בעת התקנת משאבת חום במעגל פתוח היא כאשר המים נפלטים מלמעלה לתוך הבאר. כל - כך לא נכון. הצינור צריך להגיע כמעט עד לתחתית הבאר ולעלות ממנו ב-0.5-1 מטר. כל מה שמתחת צריך להיות רותחת. כאשר מים נשפכים מלמעלה, הבאר עלולה להיסחף במהירות ולהפסיק לקבל מים. הצפה מתרחשת. אם זה קורה עם מינוס טוב ברחוב, אז משטח ההחלקה מסופק עבורכם. לכן, אם יש נהר או מאגר כלשהו בקרבת מקום, ניקוז סערה או תעלת ניקוז, אז עדיף לחבר את הבאר הקולטת אליהם עם צינור הצפת, במקרה של הצפת. אם אין שום דבר בקרבת מקום, תצטרך לקדוח לא אחת, אלא שתי בארות או יותר לקליטה. אף אחד לא יודע את התשובה לשאלה כמה זמן תימשך באר קליטה. זה יכול לקחת שנים רבות, או שזה יכול להיסתם לאחר עונת חימום אחת. לכן, החיסרון הגדול ביותר של מעגל פתוח הוא חוסר הניבוי.

עוד נקודה חשובה. באר הקולטת צריכה להיות ממוקמת במורד הזרם מבאר החיוב, במרחק של 6 מטרים לפחות. זו עוד אי בהירות. כיצד לקבוע לאיזה כיוון זורם נהר תת קרקעי. התשובה לשאלה זו תינתן רק בניסוי.אם המים לא שוקעים בבאר החיוב לאחר הפעלת משאבת החום, הכל בסדר, ניחשתם נכון. אם הוא מתחיל לרדת בטמפרטורה, אז יש להחליף את הבארות, ולהזיז את המשאבה הטבולה. הצינורות של בארות החיוב והניקוז עשויים בצורה הטובה ביותר מצינורות HDPE, כחומר זול יותר. האמינות והעמידות של צינורות כאלה הם גם מספיק.

האפשרות האידיאלית היא כאשר הבארות ממוקמות על פני הזרימה התת קרקעית. אז זה מספיק כדי ליצור חיבור ניתן להסרה של הצינור בבאר הבאר, לזרוק חשמל לשתי הבארות עם תקע עמיד למים נתיק, ותוכל להפוך את הבארות פעם בשנה, לשנות את מקומות החיוב והקבלה.

עקרון הפעולה

למי שלא ממש מבין את הנושא, כדאי להסביר מהי משאבת חום אוויר למים. למעשה, מדובר ב"מקרר הפוך" - מכשיר המקרר את האוויר מחוץ לעצמו ומחמם את המים שנמצאים במיכל. לאחר מכן ניתן להשתמש במים אלה עבור מים חמים ביתיים או חימום ביתי.

משאבת החום משתמשת במחזור סגור, היא צורכת חשמל בלבד. יעילותו נמדדת כיחס בין האנרגיה החשמלית הנצרכת לחום המתקבל. היעילות של משאבות חום נמדדת גם ב-COP (מקדם ביצועים). COP 2 מתאים ליעילות של 200% ומשמעות הדבר היא שעבור 1 קילוואט חשמל הוא יספק 2 קילוואט חום.

עקרון הפעולה

פעולת משאבת חום נובעת מהחום המופק מהמים. אגמים, שערים, נהרות, בארות, בארות הופכים למקור מים. עומק המאגר במרכז רוסיה צריך להיות לפחות 2 מטרים כדי שהשכבות התחתונות לא יקפאו. על פי המיקום של מחליף החום, פיקדונות החום מחולקים ל:

• אופקי (צינורות מונחים בטבעות בתחתית);
• אנכי (מחליף החום ממוקם אנכית בבאר).

מכיוון שמאגרים נטולי כפור אינם ממוקמים ליד כל בית, לרוב צינורות מונחים בבארות. למשאבת חום רגילה של מים למים יש כמה חלקים עיקריים:

• צינורות חימום;
• צינורות אספקת מים ופריקה;
• מאייד (סליל שבו מתאדה פריאון);
• מַדחֵס;
• מעבה (סליל שבו פריאון נוזלי).

בהתאם לתקופת השנה, הטמפרטורה של מי התהום היא 4-10 מעלות צלזיוס, היא משתנה בטווחים קטנים. זה מבטיח פעולה יציבה ופרודוקטיבית של משאבת החום. קדחו שתי בארות במרחק של 8-10 מ' אחת מהשנייה. מי תהום נכנסים לצינור מהבאר הראשונה ועולים עד למאייד ומחממים אותו. במקביל, פריאון נוזלי מוזן לתוך המאייד. כתוצאה מירידת הלחץ במאייד, החום מהקירות עובר לקירור. הקירור (פריאון) הופך לגזי.

לאחר מכן פריאון נכנס למדחס ונדחס. ואז הוא נכנס למעבה, הופך לנוזל, והחום המשתחרר כתוצאה מתהליך זה עובר לנוזל הקירור (לרוב זה מים). נוזל הקירור, בתורו, מחמם את צינורות הרדיאטור. כך מחממים את הבית. מי תהום מוזרמים לבאר השנייה. תמונה מלאה של עקרונות הפעולה ניתנת על ידי דיאגרמת משאבת החום. מכיוון שהטמפרטורה של מי התהום יציבה יותר מהטמפרטורה של השכבות התחתונות של המאגרים, הרבה יותר יעיל להשתמש בבארות. אבל כאן עלינו לקחת בחשבון גם את עלות קידוח בארות.מותקנת משאבת חום עם דוד מים למים המחממת את החדר ומחממת מים לצרכי הבית. האנרגיה החשמלית המושקעת בהפעלת המשאבה קטנה פי 4-5 מהאנרגיה שהיא מייצרת.

ערכת חימום בית באמצעות משאבת חום מים-מים

זה מעניין: קולט שמש לחימום בית פרטי - סוללה תוצרת בית

טיפים יעילים

בכל שלבי בניית הבית, החל משלב התכנון, יש לזכור ש-HP היא מערכת אינרציאלית. אפשר להשוות אותו לתנור רוסי מסיבי, שבדרך כלל חומם פעם ביום במהלך הבישול. ואז החום המצטבר חימם את הבית עד למחרת בבוקר.

לקירות העשויים מבולי עץ כבדים יש מידה גבוהה למדי של אינרציה תרמית. במילים פשוטות, הם מתקררים לאט כשהלילה מתקרר. אינרציה תרמית טובה עבור קירות אבן עבים, כמו גם עבור בטון כבד או לבנים.

Polyfoam ובטון קצף יש תכונות בידוד תרמי טוב. אבל בגלל המשקל הסגולי הנמוך, יש להם אינרציה תרמית נמוכה. משאבת חום בבניין עם קירות העשויים מחומרים כאלה, עם ירידה חדה בטמפרטורה החיצונית, לא תמיד תוכל "לשאוב" מספיק חום מבחוץ למערכת החימום "הרצפה החמה".

אתה גם צריך לקחת בחשבון גורמים נוספים:

1. כדי להפחית אובדן חום או לא להקפיא כלל צינורות בקו שבין הבית לבארות או לקולט, יש צורך להניח אותם לעומק מתחת לרמת ההקפאה. בקרים מספיק 0.75 מטר, ובקו הרוחב של מוסקבה לפחות 1.5.
2. איבוד החום הגדול ביותר הוא בדרך כלל דרך חלונות. לכן, זיגוג משולש אינו מותרות כלל וכלל, אלא פתרון בנייה חסכוני.האפשרות האידיאלית היא להשתמש בזכוכית שיכולה לשקף קרני אינפרא אדום.
3. במקרה של שימוש באפשרות של 2 בארות לכניסה והזרמת מים, המרחק ביניהן חייב להיות לפחות 20 מטר.
4. עדיף לנסות תחילה TN תוצרת בית בחדר שירות או במוסך. התקנת חימום תת רצפתי באזור מגורים תצריך עלויות נוספות.

תוצרת בית ממקרר ישן

זה די קשה להרכיב משאבת חום אוויר-אוויר ממדחסים וקבלים בודדים במו ידיך ללא ידע הנדסי מיוחד. אבל עבור חדר קטן או חממה, אתה יכול להשתמש במקרר ישן.

משאבת חום אוויר הפשוטה ביותר יכולה להתבצע ממקרר על ידי הארכת צינור אוויר לתוכה מהרחוב ותליית מאוורר על הסורג האחורי של מחליף החום.

כדי לעשות זאת, אתה צריך לעשות שני חורים בדלת הקדמית של המקרר. דרך הראשונה ייכנס אוויר הרחוב למקפיא, ודרך התחתון השני יוחזר לרחוב.

יחד עם זאת, במהלך המעבר בתא הפנימי, הוא יפלוט חלק מהחום שהוא מכיל לפראון.

אפשר גם פשוט לבנות את מכונת הקירור בקיר כשהדלת פתוחה כלפי חוץ, ומחליף החום מאחור לתוך החדר. אבל יש לזכור שהכוח של דוד כזה יהיה קטן, והוא צורך הרבה חשמל.

האוויר בחדר מחומם על ידי מחליף חום בגב המקרר. עם זאת, משאבת חום כזו מסוגלת לפעול רק בטמפרטורות חיצוניות שאינן נמוכות מפלוס חמש צלזיוס.

מכשיר זה מיועד לשימוש פנימי בלבד.

בקוטג' גדול, מערכת חימום האוויר תצטרך להיות מתווספת בתעלות אוויר המפזרות אוויר חם באופן שווה בכל החדרים.

ההתקנה של משאבת חום אוויר-אוויר פשוטה ביותר. יש צורך להתקין את היחידות החיצוניות והפנימיות, ולאחר מכן לחבר אותם זה לזה עם מעגל עם נוזל קירור.

החלק הראשון של המערכת מותקן בחוץ: ישירות על החזית, הגג או ליד המבנה. את השני בבית אפשר להניח על התקרה או הקיר.

מומלץ להרכיב את היחידה החיצונית כמה מטרים מהכניסה לקוטג' ורחוק מהחלונות, אל תשכחו מהרעש שמייצר המאוורר.

והפנימי מותקן כך שזרימת האוויר החם ממנו מפוזרת באופן שווה בכל החדר.

אם מתוכנן לחמם בית עם מספר חדרים בקומות שונות עם משאבת חום אוויר-אוויר, אז תצטרך לצייד מערכת של צינורות אוורור עם הזרקה מאולצת.

במקרה זה, עדיף להזמין פרויקט ממהנדס מוסמך, אחרת הכוח של משאבת החום לא יספיק לכל המתחם.

מד החשמל והתקן המגן חייבים להיות מסוגלים לעמוד בעומסי השיא הנוצרים על ידי משאבת החום. עם הצמדת קור חדה מחוץ לחלון, המדחס מתחיל לצרוך חשמל פי כמה מהרגיל.

עדיף להניח קו אספקה ​​נפרד מהמרכזייה עבור דוד אוויר כזה.

יש להקדיש תשומת לב מיוחדת להתקנת צינורות לפראון. אפילו השבבים הקטנים ביותר בפנים עלולים לפגוע בציוד המדחס

כאן אתה לא יכול להסתדר בלי כישורי הלחמת נחושת. בדרך כלל יש להפקיד את מילוי נוזל הקירור בידי איש מקצוע על מנת למנוע בעיות בדליפות שלו מאוחר יותר.

יעילות ועיקרון הפעולה של משאבת חום

היעילות של משאבת חום לחימום תהיה תמיד גדולה מ-1. עבור מערכות גיאותרמיות, מקדם המרת החום נכון יותר. אם זה שווה ל-4, אז זה אומר שבהספק של 1 קילוואט, משאבת החום בתפוקה מספקת 4 קילוואט של אנרגיה, מתוכם 3 קילוואט סופקה על ידי כדור הארץ.

העיקרון העומד בבסיס פעולת משאבת חום לחימום בית פותח בתחילת המאה ה-19. מהנדס סאדי קרנו ונקרא מחזור קרנו. על סמך זה הפעלת מקרר ביתי רגיל, שבו מתקררים המוצרים בשל העובדה שהחום המתפזר מוסר דרך הרדיאטור כלפי חוץ. אבל להגיש בקשה לחימום בתים, כשהכל קורה בדיוק ההפך, כלומר פעולת משאבת החום מבוססת על העיקרון של מחזור קרנו הפוך, זה הפך לאחרונה.

משאבת חום לחימום הבית היא מכשיר שבו חום בטמפרטורה נמוכה מומר לחום בטמפרטורה גבוהה, המשמש לחימום. מקור החום הוא אדמה, מים ואוויר (הראשון שבהם הוא הנפוץ ביותר, שכן הוא יעיל (למרות שיש חשיבות לרמת הבידוד התרמי של הבית, השיטה המשמשת לחימום הבית וכו') ובעל יחס אופטימלי בין מחיר ואיכויות צרכניות).

הפעלת משאבת חום המיועדת לחימום בית מצריכה חשמל, אך בעלות של 1 קילוואט חשמל ההחזר הוא 4–6 קילוואט אנרגיה תרמית.

בנוסף לחימום הבית בקיץ, משאבת החום יכולה לעבוד כמזגן, בשביל זה מספיק שהמערכת מסוגלת לפעול לאחור. משאבות חום מסווגות למספר סוגים:

• "אדמה - מים";
• "אדמה - אוויר";
• "מים מים";
• "מים - אוויר"
• "אוויר - מים";
• "אוויר-אוויר".

להלן תיאור מפורט כיצד פועלים סוגים שונים של משאבות חום לחימום בית.

טכנולוגיית הרכבה

ההרכבה של ציוד מסוג זה מתבצעת במספר שלבים:

• מתגבש פרויקט;
• תקשורת אספנים מורכבת;
• משאבת חום מותקנת במערכת;
• ציוד מותקן בתוך הבית;
• מילוי נוזל קירור.

לאחר מכן, נשקול כיצד להתקין משאבת חום סוהר במו ידיך צעד אחר צעד.

איך עושים פרויקט

לפני שתמשיך בהרכבת תקשורת מסוג זה, כמובן, יש לבצע את כל החישובים הדרושים. העבודה של החלק החיצוני של המערכת חייבת להיות מתואמת באופן מלא עם העבודה הפנימית. חישובים נעשים בהתאם לסוג הציוד הנבחר. עבור אספנים אופקיים, הם מבוצעים כדלקמן:

• כמות האנטיפריז הדרושה נקבעת. במקרה זה, נעשה שימוש בנוסחה Vs = Qo 3600 / (1.05 3.7 t), כאשר Qo הוא הכוח התרמי של המקור, t הוא הפרש הטמפרטורה בין קווי האספקה ​​והחזרה. פרמטר Qo מחושב כהפרש בין הספק המשאבה להספק החשמלי המשמש לחימום הקירור.
• אורך האספן הנדרש נקבע. נוסחת החישוב במקרה זה נראית כך: L = Qo/q, כאשר q הוא הסרת החום הספציפית. הערך של האינדיקטור האחרון תלוי בסוג הקרקע באתר. עבור חימר, למשל, זה 20 W לכל rm, עבור חול - 10 W וכו'.
• השטח הנדרש להנחת האספן נקבע. במקרה זה, החישוב מתבצע לפי הנוסחה A = L da, כאשר da הוא שלב הנחת הצינור.

הספק משאבת החום נקבע בקירוב בשיעור של 70 W חום לכל 1 מ"ר בגובה תקרה של 2.7 מ'. צינורות הקולט מונחים בדרך כלל במרחק של 0.8 מ' אחד מהשני או קצת יותר.

כיצד להרכיב משאבת חום

סוג זה של ציוד הוא די יקר. העיצוב של משאבת חום הוא פשוט יחסית. לכן, אתה יכול לנסות להכין את זה בעצמך. הליך זה מתבצע כך:

• נרכש מדחס (מתאים ציוד ממזגן).
• דיור קבלים עשוי. לשם כך, מיכל נירוסטה בנפח 100 ליטר נחתך לשניים.
• מייצרים סליל. בלון גז או חמצן עטוף בצינור נחושת מהמקרר. את האחרון ניתן לתקן עם פינות מחוררות מאלומיניום.
• הסליל מותקן בגוף, ולאחר מכן אטום האחרון.
• מאייד עשוי מכל פלסטיק של 80 ליטר. מותקן בו סליל מצינור של ¾ אינץ'.
• צינורות מים מחוברים למאייד כדי לספק ולנקז מים.
• המערכת מלאה בקרור. יש להפקיד את הפעולה הזו בידי מומחה. עם פעולות לא כשרות, אתה יכול לא רק להרוס את הציוד המורכב, אלא גם להיפצע.

התקנת תקשורת אספנים

הטכנולוגיה להתקנת המעגל החיצוני של מערכת החימום תלויה גם בסוג שלה. עבור אספן אנכי, בארות קודחים בעומק של 20-100 מ '. מתחת לאופקית, תעלות נפרצות בעומק של 1.5 מ' בשלב הבא, צינורות מונחים. עצים לא צריכים לגדול ליד האספן האופקי, מכיוון ששורשיהם עלולים להזיק לרשת החשמל. עבור הרכבה של האחרון, ניתן להשתמש בצינורות פוליאתילן בלחץ נמוך.

ציוד התקנה

פעולה זו מתבצעת בדרך הרגילה. כלומר, רדיאטורי חימום מותקנים במקום, קווים מונחים והם מחוברים לדוד. מיכל הרחבה, מסנן ומשאבת מחזור על המעקף מותקנים על צינור ההחזרה. ניתן גם להרכיב ולחבר מערכת "רצפה חמה" למשאבת החום. בשלב הסופי, הסוג הנבחר של נוזל הקירור נשפך לתוך המעגלים החיצוניים והפנימיים.

כפי שאתה יכול לראות, אתה יכול להרכיב את משאבת החום והאספן בעצמך. מבחינה טכנולוגית, ההליך אינו מסובך במיוחד. עם זאת, בניגוד לסוגים אחרים של ציוד דומה, הרכבה של מערכת כזו, אפילו מסוג אופקי, היא פעולה קשה למדי מבחינה פיזית. קידוח בארות לקידוח אנכי בעצמך ללא ציוד מיוחד הוא כמעט בלתי אפשרי. לכן אולי כדאי לשכור מומחים לביצוע חישובים ולעבוד על הרכבת המערכת. כיום קיימות בשוק חברות המתקינות ציוד כמו משאבת חום על בסיס Turnkey.

מהי משאבת חום לחימום בית פרטי? איך זה עובד?

מכשיר מיוחד המסוגל להפיק חום מהסביבה נקרא משאבת חום.

מכשירים כאלה משמשים כשיטה העיקרית או הנוספת של חימום חלל. חלק מהמכשירים פועלים גם לקירור פסיבי של המבנה – בעוד שהמשאבה משמשת גם לקירור הקיץ וגם לחימום החורף.

אנרגיית הסביבה משמשת כדלק. דוד כזה שואב חום מאוויר, מים, מי תהום וכן הלאה, ולכן מכשיר זה מסווג כמקור אנרגיה מתחדש.

חָשׁוּב! משאבות אלו דורשות חיבור חשמלי כדי לפעול. כל המכשירים התרמיים כוללים מאייד, מדחס, מעבה ושסתום התפשטות. בהתאם למקור החום, נבדלים מים, אוויר והתקנים אחרים.

עקרון הפעולה דומה מאוד לעקרון המקרר (רק המקרר זורק אוויר חם, והמשאבה סופגת חום)

בהתאם למקור החום, נבדלים מים, אוויר והתקנים אחרים. עקרון הפעולה דומה מאוד לעקרון המקרר (רק המקרר זורק אוויר חם, והמשאבה סופגת חום)

כל המכשירים התרמיים כוללים מאייד, מדחס, מעבה ושסתום התפשטות. בהתאם למקור החום, נבדלים מים, אוויר והתקנים אחרים. עקרון הפעולה דומה מאוד לזה של מקרר (רק המקרר פולט אוויר חם, והמשאבה סופגת חום).

רוב המכשירים פועלים הן בטמפרטורות חיוביות והן בטמפרטורות שליליות, עם זאת, יעילות המכשיר תלויה ישירות בתנאים חיצוניים (כלומר, ככל שטמפרטורת הסביבה גבוהה יותר, כך המכשיר יהיה חזק יותר). באופן כללי, המכשיר פועל באופן הבא:

1. משאבת החום באה במגע עם התנאים שמסביב. בדרך כלל, המכשיר שואב חום מהאדמה, האוויר או המים (תלוי בסוג המכשיר).
2. בתוך המכשיר מותקן מאייד מיוחד, אשר מלא בקרור.
3. במגע עם הסביבה, הקירור רותח ומתאדה.
4. לאחר מכן, נוזל הקירור בצורת אדים נכנס למדחס.
5. שם הוא מתכווץ - בשל כך הטמפרטורה שלו עולה ברצינות.
6. לאחר מכן, הגז המחומם נכנס למערכת החימום, מה שמוביל לחימום של נוזל הקירור הראשי, המשמש לחימום החלל.
7. הקירור מתקרר לאט לאט. בסופו של דבר זה הופך חזרה לנוזל.
8. ואז נוזל הקירור הנוזלי נכנס לשסתום מיוחד, המוריד ברצינות את הטמפרטורה שלו.
9. בסיום, נוזל הקירור נכנס שוב למאייד, ולאחר מכן חוזר מחזור החימום.

תמונה 1. עקרון הפעולה של משאבת חום קרקע למים. כחול מציין קר, אדום מציין חם.

יתרונות:

• ידידותיות לסביבה. מכשירים כאלה הם מקורות אנרגיה מתחדשים שאינם מזהמים את האטמוספירה בפליטתם (בעוד גז טבעי מייצר גזי חממה מזיקים, ולעתים קרובות משתמשים בחשמל לשריפת פחם, שגם מזהם את האוויר).
• חלופה טובה לגז. משאבת חום אידיאלית לחימום חלל במקרים בהם השימוש בגז קשה מסיבה זו או אחרת (למשל, כאשר הבית רחוק מכל השירותים המרכזיים). המשאבה גם משווה לטובה עם חימום גז בכך שהתקנה של מכשיר כזה אינה דורשת אישור מדינה (אבל בעת קידוח באר עמוק, אתה עדיין צריך לקבל את זה).
• מקור חום נוסף לא יקר. המשאבה אידיאלית כמקור כוח עזר זול (האופציה הטובה ביותר היא להשתמש בגז בחורף ובמשאבה באביב ובסתיו).

פגמים:

1. הגבלות תרמיות במקרה של שימוש במשאבות מים.כל המכשירים התרמיים מתפקדים היטב בטמפרטורות חיוביות, בעוד שבמקרה של פעולה בטמפרטורות שליליות, משאבות רבות מפסיקות לפעול. הדבר נובע בעיקר מהעובדה שהמים קופאים, מה שלא מאפשר להשתמש בהם כמקור חום.
2. ייתכנו בעיות במכשירים המשתמשים במים כחום. אם משתמשים במים לחימום, אז יהיה צורך למצוא מקור יציב. לרוב, יש לקדוח באר לשם כך, שבגללה עלויות ההתקנה של המכשיר עשויות לעלות.

תשומת הלב! משאבות עולות בדרך כלל פי 5-10 מדוד גז, לכן השימוש במכשירים כאלה על מנת לחסוך כסף במקרים מסוימים עשוי להיות לא מעשי (כדי שהמשאבה תשתלם, תצטרך להמתין מספר שנים)

עקרון הפעולה של משאבות חום

יש לציין כי כמעט לכל מדיום יש אנרגיה תרמית. למה לא להשתמש בחום הזמין כדי לחמם את הבית שלך? משאבת חום תעזור בזה.

עקרון הפעולה של משאבת חום הוא כדלקמן: חום מועבר לנוזל הקירור ממקור אנרגיה עם פוטנציאל נמוך. בפועל, הכל קורה באופן הבא.

נוזל הקירור עובר דרך צינורות שקבורים למשל באדמה. ואז נוזל הקירור נכנס למחליף החום, שם האנרגיה התרמית שנאספה מועברת למעגל השני. נוזל הקירור, שנמצא במעגל החיצוני, מתחמם והופך לגז. לאחר מכן, נוזל הקירור הגזי עובר לתוך המדחס, שם הוא נדחס. זה גורם לקירור להתחמם עוד יותר. גז חם עובר למעבה, ושם עובר החום לנוזל הקירור, שכבר מחמם את הבית עצמו.

חימום גיאותרמי בבית: איך זה עובד

מערכות קירור מסודרות לפי אותו עיקרון. המשמעות היא שניתן להשתמש ביחידות קירור לקירור אוויר פנימי.

סוגי משאבות חום

ישנם מספר סוגים של משאבות חום. אבל לרוב, מכשירים מסווגים לפי אופי נוזל הקירור במעגל החיצוני.

מכשירים יכולים לשאוב אנרגיה

• מים,
• קרקע,
• אוויר.

האנרגיה המתקבלת בבית יכולה לשמש לחימום חלל, לחימום מים. לכן, ישנם מספר סוגים של משאבות חום.

משאבות חום: קרקע - מים

האפשרות הטובה ביותר לחימום חלופי היא השגת אנרגיה תרמית מהקרקע. אז, כבר בעומק של שישה מטרים, לכדור הארץ יש טמפרטורה קבועה ובלתי משתנה. נוזל מיוחד משמש כמוביל חום בצינורות. קו המתאר החיצוני של המערכת עשוי מצינורות פלסטיק. צינורות באדמה ניתן למקם אנכית או אופקית. אם הצינורות ממוקמים אופקית, אז יש להקצות שטח גדול. כאשר צינורות מותקנים אופקית, אי אפשר להשתמש בקרקע למטרות חקלאיות. אתה יכול רק לארגן מדשאות או לשתול צמחים חד-שנתיים.

כדי לסדר צינורות אנכית באדמה, יש צורך לעשות כמה בארות עד לעומק של 150 מטר. זו תהיה משאבה גיאותרמית יעילה, שכן הטמפרטורה גבוהה בעומק רב ליד כדור הארץ. בדיקות עמוקות משמשות להעברת חום.

סוג משאבת מים למים

בנוסף, ניתן לקבל חום ממים שנמצאים עמוק מתחת לאדמה. ניתן להשתמש בבריכות, מי תהום או מי שפכים.

יש לציין כי אין הבדלים מהותיים בין שתי המערכות. העלויות הקטנות ביותר נדרשות כאשר נוצרת מערכת לקבלת חום ממאגר. יש למלא צינורות בנוזל קירור ולטבול במים. יש צורך בתכנון מורכב יותר על מנת ליצור מערכת להפקת חום ממי תהום.

משאבות אוויר למים

אפשר לאסוף חום מהאוויר, אבל באזורים עם חורף קר מאוד, מערכת כזו אינה יעילה. יחד עם זאת, התקנת המערכת פשוטה מאוד. אתה רק צריך לבחור ולהתקין את המכשיר הרצוי.

קצת יותר על עקרון הפעולה של משאבות גיאותרמיות

לחימום כדאי מאוד להשתמש במשאבות חום. בתים בשטח של יותר מ-400 מ"ר משלמים את עלויות המערכת מהר מאוד. אבל אם הבית שלך לא גדול מאוד, אז אתה יכול לעשות מערכת חימום במו ידיך.

ראשית אתה צריך לקנות מדחס. מתאים מכשיר המצויד במזגן רגיל. אנחנו מרכיבים אותו על הקיר. אתה יכול ליצור קבל משלך. יש צורך לעשות סליל מצינורות נחושת. הוא ממוקם במארז פלסטיק. המאייד מותקן גם על הקיר. הלחמה, מילוי פריאון ועבודות דומות צריכות להתבצע רק על ידי איש מקצוע. פעולות לא מוצלחות לא יובילו לתוצאה טובה. יתר על כן, אתה יכול להיפצע.

לפני הפעלת משאבת החום, יש לבדוק את מצב החשמול של הבית. יש לדרג את הספק המד ב-40 אמפר.

משאבת חום גיאותרמית תוצרת בית

שימו לב כי משאבת חום שנוצרה בעצמכם לא תמיד עומדת בציפיות. הסיבה לכך היא היעדר חישובים תרמיים נכונים. המערכת מופעלת בחסר ועלויות התחזוקה עולות

לכן, חשוב לבצע את כל החישובים בצורה מדויקת.

תכונות של מערכת אוויר-מים תרמית

למשאבת החום לה מוקדש מאמר זה, בניגוד לשינויים אחרים של מכשיר כזה (במיוחד, מים למים וקרקע למים), יש מספר יתרונות:

• חוסך בחשמל;
• התקנה אינה דורשת עבודות קרקע בקנה מידה גדול, קידוח בארות, קבלת אישורים מיוחדים;
• אם תחבר את המערכת לפאנלים סולאריים, תוכל להבטיח את האוטונומיה המלאה שלה.

יתרון משמעותי של מערכת תרמית המפיקה אנרגיית רוח ומעבירה אותה למים הוא מאה אחוז בטיחות סביבתית.

לפני שממשיכים בתכנון המשאבה, יש צורך לברר באילו מקרים המערכת מתבטאת בצורה יעילה ככל האפשר, ומתי השימוש בה אינו מעשי.

מערכת משאבות חום השואבת אנרגיה ממסת האוויר יכולה לשמש לחימום כל סוגי נושאי החום המשמשים ב-CIS: מים, אוויר, קיטור

מפרט של יישום ועבודה

משאבת החום פועלת באופן פרודוקטיבי אך ורק בטווח הטמפרטורות שבין -5 ל-+7 מעלות. בטמפרטורת אוויר של +7 המערכת תייצר יותר חום מהנדרש, ובאינדיקטור מתחת ל-5 זה לא יספיק לחימום. זאת בשל העובדה שהפריאון המרוכז במבנה רותח בטמפרטורה של -55 מעלות.

תיאורטית, המערכת יכולה לייצר חום גם בכפור של 30 מעלות, אבל זה לא יספיק לחימום, מכיוון שתפוקת החום תלויה ישירות בהבדל בין נקודת הרתיחה של הקירור לטמפרטורת האוויר.

לכן, תושבי אזורי הצפון, שבהם הצטננות מגיעה מוקדם יותר, מערכת זו לא תעבוד, ובבתים של אזורי הדרום, היא יכולה לשרת ביעילות במשך כמה חודשים קרים.

אם מותקנות בחדר סוללות סטנדרטיות, משאבת החום תעבוד בצורה פחות יעילה. החשוב מכל, מכשיר האוויר למים משולב עם קונווקטורים ורדיאטורים אחרים עם שטח גדול, כמו גם עם מערכות מסוג "רצפה חמה", "קיר חם".

כמו כן, החדר עצמו צריך להיות מבודד היטב מבחוץ, בעל חלונות רב-חדריים מובנים המספקים בידוד תרמי טוב יותר מאלה מעץ או פלסטיק רגילים.

משאבת החום פועלת בצורה הטובה ביותר עם מערכת המים "רצפה חמה", שאינה דורשת חימום של נוזל הקירור מעל 40 - 45 מעלות צלזיוס

משאבת חום תוצרת בית יכולה לחמם בתים ביעילות עד 100 מ"ר. מ' ומובטח להפיק הספק של 5 קילוואט. יש להבין שלא ניתן לשפוך פריאון באיכות מספקת לתוך מבנה שנוצר בבית, ולכן יש לסמוך על נקודת הרתיחה שלו עד -22 מעלות.

מכשיר ההרכבה הביתי אידיאלי לאספקת חום למוסך, חממה, חדר שירות, בריכה פרטית קטנה וכו'. המערכת משמשת לרוב כחימום נוסף.

בכל מקרה יידרש דוד חשמלי או ציוד מסורתי אחר לעונת החימום. בזמן כפור חמור (-15-30 מעלות), מומלץ לכבות את משאבת החום על מנת למנוע בזבוז חשמל, מכיוון שבתקופה זו היעילות שלה היא לא יותר מ-10%.

משאבות חום מספקות מספיק אנרגיה לחימום מים בבריכות פרטיות מקורות (+)

איך המערכת עובדת

החומר העובד במבנה הוא אוויר. דרך היחידה החיצונית, המותקנת ברחוב, חמצן נכנס למאייד דרך צינורות, שם הוא יוצר אינטראקציה עם נוזל הקירור.

פריאון בהשפעת הטמפרטורה הופך לגזי (מכיוון שהוא רותח ב-55 מעלות) ובצורה מחוממת בלחץ נכנס למדחס. המכשיר דוחס את הגז, ובכך מעלה את הטמפרטורה שלו.

פריאון חם נכנס למעגל מיכל האגירה (מעבה), שם מועבר חום למים, אשר מאוחר יותר ניתן להשתמש בהם לארגון חימום ו-DHW. במעבה, פריאון מאבד רק חלק מהחום שלו, והוא עדיין במצב גזי.

עובר דרך המצערת, נוזל הקירור מרוסס, וכתוצאה מכך הטמפרטורה שלו יורדת. פריאון הופך לנוזל ובצורה זו עובר למאייד. המחזור חוזר על עצמו.

האיור מציג באופן סכמטי את יישום העיקרון של משאבת חום אלמנטרית, מחולקת על ידי מדחס ומרחיב לשני מעגלים - לחץ גבוה ונמוך

מי שרוצה לבנות משאבת חום באופן עצמאי מחומרי פסולת וציוד מיושן, למשל, ממקרר ישן, ייעזר במידע המוצג במאמר שאנו ממליצים עליו.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

הסרטון יציג את עקרון הפעולה והתכונות של המכשיר:

כתוצאה מכך, אנו יכולים להסיק כי משאבת חום מים למים נחשבת לציוד ידידותי לסביבה יעיל המיועד לחמם בתים עד 150 מ"ר. הסדר של שטח גדול יותר עשוי לדרוש כבר סקרים הנדסיים מורכבים למדי.

אם יש לך שאלות כלשהן במהלך קריאת המידע שסופק, אנא שאל אותן בבלוק למטה. אנו מחכים להערות שלך, שאלות בנושא, סיפורים ותמונות על הקמת תחנת כוח מיני הידרואלקטרית במו ידיך. אנו מעוניינים לדעתכם.