אני צריך להשתמש במשאבת חום כדי לחמם את הבית

תעשיית השאיבה אינה עומדת על עומקה, ופתרונות הנדסיים חדשים מתפתחים על בסיס טכנולוגיות מוכרות. משווקים המעוניינים להרוויח ולהגדיל את המכירות לעתים קרובות להסתיר נתונים על מוצר מסוים, קידום זה מהפכני, שאין כמוהו. הדוגמה הבולטת ביותר היא משאבות חום. חומרי פרסום אינם מתארים את עקרון הפעולה של מכשירים כאלה, ולא את רמת היעילות לחימום הבית. עם זאת, ניתן להבין איך הכל עובד, ואיך זה או מערכת יכולה להיות שימושית, מחומר זה.

מהי משאבת חום, היקפה

ההגדרה הטכנית של משאבת חום היא מכשיר להעברת אנרגיה מאזור אחד למשנהו עם עלייה בו זמנית ביעילות עבודתו. קל להדגים מכונאי כזה. תארו לעצמכם דלי של מים קרים וכוס חמה. כדי לחמם אותם, כמות מסוימת של אנרגיה הוצא מרמת חום מסוימת. עם זאת, האפקטיביות של היישום שלה שונה. אם אתה בו זמנית להפחית את הטמפרטורה של דלי של מים על ידי 1 מעלות, וכתוצאה מכך חום האנרגיה יכולה להביא את הנוזל בכוס כמעט רותחים.

זה עבור מכניקה זו כי משאבת חום עובד, שבו אתה יכול לחמם את הבריכה או מלא לספק חימום עבור בית כפרי. היחידה מעבירה חום מאזור לאזור, בדרך כלל מחוץ לחדר. ישנם יישומים רבים עבור טכניקה כזו.

1. בשיעורים מסוימים של כוח משאבת חום מחמם את הבית להיות זול ויעיל.
2. קל לעשות DHW עם משאבת חוםבאמצעות דוודים חימום משני.
3. עם קצת מאמץ ועיצוב נכון, היצירה זמינה לחלוטין. מערכת חימום אוטונומיתמופעל על ידי פאנלים סולאריים.
4. רוב מודלים משאבת חום מקובלים. עבור קומה חמה, משמש מעגל חימום.

כדי לבחור ולרכוש מערכת מתאימה, קודם כל, יש צורך להגדיר כראוי את המשימה לפני זה. ורק לאחר ביצוע דרישות כוח להעריך את הקבלה של סוגים בודדים של דודי חום כדי לענות על כל הצרכים.

עיקרון כללי של עבודה

מבחינה טכנולוגית, משאבת החום פועלת לפי המוכר לכל מחזור קארנוט, סדרה של טרנספורמציות של מצבי חומר. מילים כאלה יכולות להיות זרות לחלוטין לרוב המשתמשים. עם זאת, כמעט כל אחד מהם יש לפחות מכשיר אחד בבית, על בסיס זה תהליך פיזי.

במילים פשוטות, משאבת חום הוא מקרר. כל מודל משק הבית שבו אזרחים משמשים לאחסון בשר ומשקאות הוא תנור עם יעילות של יותר מ -100%. הכל עובד כדלקמן:

• המקרר לוקח חום מן המוצרים להציב אותו והעביר אותו לסורג, ולכן, על שטח החדר;
• באותו זמן, האוויר מחומם על ידי המדחס.

כתוצאה מכך, ההוצאות כמות מסוימת של חשמל, המשתמש מקבל שני מקורות חום, אחד מהם (האנרגיה נלקח מן המוצרים) הוא לגמרי בחינם.

זהו העיקרון של משאבת חום. למכשיר יש דיאגרמה פונקציונלית הפוכה בהשוואה למקרר - בו מחליף החום וגריל הרדיאטור הוא שימושי ואחראי על היעילות הסופית של היחידה. הכל עובד כדלקמן:

• את מעגל החילוץ החום ממוקם מחוץ לחדר, מוקף סביבה טמפרטורה יציבה;
• במהלך ההפעלה של משאבת חום, הטמפרטורה של נוזל עובד מופחת בכוח על ידי תהליכים פיזיים טבעיים מתחת לביצועים סביבתיים;
• החום הוא נלקח על ידי נוזל עובד, עוצמת אשר תלוי הפרש הטמפרטורה נוצר;
• נוזל העבודה נכנס למעגל ההמרה של המדינה ומחליף החום של החדר;
• אנרגיה משוחררת לאוויר או למדיום אחר;
• נוזל העבודה במצב הראשוני מסופק לתחילת המחזור (מעגל מיצוי חום).

זו ערכת חימום יש מספר יתרונות וחסרונות. עם זאת, בתנאים אופטימליים משאבת חום מראה חיסכון משמעותי. חימום בית ידרוש 70-80% פחות עלות לעומת גז קלאסי דוודים מצב מוצק.

היעילות האולטימטיבית של משאבת חום תלויה בגורמים רבים. כמה פתרונות טכנולוגיים מסוגלים לפתור רק מספר מצומצם של משימות. אחרים מציעים התקנה מורכבת משאבת חום.

כיום, ישנם מספר מכשירי חשמל ביתיים שבעליהם אפילו לא חושדים שהם משתמשים ברעיונות מהפכניים חדשניים לבחירת חום הסביבה. יתר על כן, זה יכול להתרחש גם בטמפרטורות האוויר השלילי מחוץ לחלון. זה מיזוג אוויר עם חימום, אשר, למעשה, הוא בנוי על מכניקה של משאבת חום. עקרונות הפעולה של התקני אוויר-אוויר אלה יידונו בהמשך.

ערכת חימום בית פרטי עם שימוש במשאבת חום

התוכנית האופטימלית של שימוש במשאבת חום לחימום הבית כוללת מיכל אחסון. כך זה נראה פשוט:

כאן, בלוקים 1 ו -2 הם שסתומים, אשר פותר את הבעיה של ויסות שטף החום הנכנס. הם יכולים להיות חופפים ידנית של הזרימה או מהווים ראשי תרמית אוטומטית. בלוק 3 הוא תרמוסטט משותף או מערכת חיישן.

חימום עובד על פי העיקרון הבא:

• משאבת חום לוקח חום מן הסביבה ומחמם את המים;
• הנוזל נכנס למחליף חום של החימום המשני של מכל האחסון, או מסתובב במעגל אחד;
• מערכת החימום בנויה על העיקרון הקלאסי, זרימת המים בה מסופקת על ידי משאבה עגולה.

התוכנית המוצגת בדמות - הציוד המינימלי של הבית. זה יכול בקלות להוסיף. בפרט, אף אחד לא מפריע להתקין שני טנקים ולהשתמש בעיקרון של נוזל חימום משני. אחד מהם - הדוד משאבת חום (מותקן ישירות לשקע של האחרון) - משמש לאספקת מים חמים. טנק גדול יותר פותר את הבעיה של אספקת נוזל קירור למערכת החימום.

אפשרות מצוינת חימום ביתי עם משאבת חום, קיבולת מערכת מצטבר הרצפה מבודד חום. במקרה זה, אין צורך לחמם את הנוזל לטמפרטורה גבוהה. שיעור אופטימלי חימום תת רצפתי - 30-30 מעלות. ערכת החימום דומה לזו שכבר הוזכרה, אבל במקום רדיאטורים, זורם מים ליחידת אספן עם ויסות זרימה משלה.

סיווג של משאבות חום על ידי מאפייני התקשורת

הסיווג של משאבות חום הוא די עצום. התקנים מחולקים על פי סוג של נוזל עבודה, העיקרון של שינוי מצבו הפיזי, השימוש במכשירים המרה, את אופיו של נושאת האנרגיה הדרושה לתפעול. אם ניקח בחשבון כי מודלים עם שילובים שונים של קריטריונים סיווג מוצגים בשוק, מתברר כי זה די קשה רשימה הכל. עם זאת, אתה יכול לשקול את העקרונות הבסיסיים של חלוקת הקבוצה.

ההתקנה, העיצוב והמאפיינים הסופיים של משאבת החום תלויים בפרמטרים של מקור החום וסביבת הנמען. כיום ישנם מספר סוגים של פתרונות הנדסיים.

אוויר אל האוויר

משאבות חום אוויר-אוויר - המכשירים הנפוצים ביותר. הם קומפקטי ופשוט למדי. על המכניקה של סוג זה של מזגנים פנים לפעול עם מצב חימום. העיקרון של הפעולה היא פשוטה:

• מחליף חום הרחוב מקורר מתחת לטמפרטורת האוויר ולוקח חום;
• לאחר דחיסה של פריון נכנס לתוך הרדיאטור, הטמפרטורה שלה עולה מאוד;
• את המאוורר בתוך החדר, נושבת את מחליף החום, מחמם את החדר.

הבחירה של אנרגיה סביבתית לא בהכרח נעשה על ידי מחליף חום חיצוני. לשם כך, האוויר יכול להיות כפוי לתוך בלוק הממוקם בחדר. ככה זה עובד מערכות ערוצים.

אם פריון הוא דחוס והורחב מזגן, ואז משאבות חום מערבולת אוויר פשוט משמש. מכניקת העבודה דומה: לפני כניסת הגז למחליף החום הפנימי, הגז נדחס, ולאחר שהוא מוותר על אנרגיה, הוא מתנפץ על ידי זרם אינטנסיבי לתוך תא החילוץ.

משאבת חום מערבולת הוא גדול, התקנה מסיבית שפועלת ביעילות רק כאשר הטמפרטורה הסביבה גבוהה. לכן, מערכות כאלה מותקנים בסדנאות תעשייתיות, הם משתמשים גזי פליטה של ​​תנורים או את האוויר החם של מערכת מיזוג אוויר הראשי כמקור חום.

מים

משאבת חום מים אל מים פועלת על אותו עיקרון כמו מתקנים אחרים. רק אמצעי העברת אנרגיה שונים. הציוד מצויד טבילה בדיקותעל מנת להגיע לאופק מי התהום בטמפרטורה חיובית גם בתנאי חורף קשים.

בהתאם לצרכים של חימום, מים אל מים מערכות משאבת חום יכול להיות בגדלים שונים לחלוטין. לדוגמה, החל מספר בארות שנקדחו סביב בית פרטי, מסתיים עם מחליפי חום שטח גדול הממוקם ישירות אקוויפר כי הם הניחו במהלך שלב הבנייה.

משאבות חום מים-מים נבדלים על ידי פרודוקטיביות גבוהה יותר כוח פלט יעיל.. הסיבה לכך היא קיבולת החום מוגברת של הנוזל. שכבת המים שבה ממוקם המחליף או מחליף החום במהירות משחררת אנרגיה, ובשל הנפח העצום היא מקטינה מעט את מאפייניה ותורמת לפעילות יציבה של המערכת. גם ציוד מים למים הוא שונה. יעילות מוגברת.

מים ואוויר

מערכות משולבות יש לבחור בקפידה. יחד עם זאת, תנאי האקלים הקיימים מוערכים בקפידה. לדוגמה, מים אל אוויר חום משאבת מחזור יש יעילות טובה לחימום. באזורים עם כפור חמור. מערכת האוויר אל המים בשילוב עם רצפה חמה ודוד חימום מצטבר משני יכולים להצביע על חיסכון מרבי בשטחים, שבו טמפרטורת האוויר נדירה לעיתים רחוקות מתחת ל -51 ... -10 מעלות.

ממיסים (מלח) - מים

משאבת החום של המעמד הזה היא סוג של עגלה. הוא יכול להחיל ממש בכל מקום. אינדיקטורים של תפוקת החום נטו הם קבועים ויציבים. העיקרון של הפעולה של המכשיר מים המלח מבוסס על החילוץ חום, קודם כל, מן האדמה, אשר יש אינדיקטורים נורמליים של לחות או ביצה.

המערכת קל להתקנה: כדי להתאים מחליפי חום חיצוניים, זה מספיק כדי לקבור אותם לעומק מסוים. ניתן גם לבחור באחת מאפשרויות הציוד עם נוזל עבודה גזי או נוזלי.

החישוב של המשאבה חום בכיתה מי מלח מים נעשה במונחים של ביקוש אנרגיה לחימום. שיטות לקביעתו הכמותית נפוצה. אתה יכול לעשות את החישוב המדויק ביותר, תוך לקיחה בחשבון את החומר של קירות הבית, את העיצוב של חלונות, את אופי הקרקע, טמפרטורת האוויר הממוצע המשוקלל ועוד.

יצרנים של מערכות מים מלוחים מציעים גרסאות שונות של מודלים שונים בצריכת החשמל של יחידת ההמרה, העיצוב והממדים של מחליפי חום חיצוניים, הפרמטרים של מעגל הפלט. בחר את משאבת החום האופטימלי על רשימה מראש של הדרישות של הדרישות הוא קל.

לפי סוג גוף

משאבות חום מודרניות יכולות להשתמש בגוף גזי או תמיסה אמונית כימית נוזלית כמו טרנספורטר חום. ההתאמה של תכנית מסוימת מוערכת על ידי מספר גורמים, המאפיינים של המערכות.

1. התקנות באמצעות פריאון, יש מחזור משאבת חום מבוסס על דחיסת גז ותהליכי הרחבה. הם בנויים איכשהו על מעגל מדחס. הציוד יש מחוונים ביצועים אטרקטיביים, אבל יש גם חסרונות. למרות שהצריכה הממוצעת המשוקללת של המערכת בזמן המחזור התפעולי היא יציבה, החיווט נטען בכבדות. בנוסף, משאבות חום עם מסוע חום גזי לא יהיה שימושי באזורים שבהם אין רשתות חשמל מרכזי או מקור כוח עם קיבולת עומס מספיק.
   
2. התקנות מסוג האידוי, באמצעות תמיסת אמוניה, יש מחזור חובה מבוסס על תהליך של אידוי של חומר בנקודות רותחים נמוך. העיבוי לאחר המעבר של מחליף חום חיצוני מתרחשת תחת פעולה של מקור אנרגיה. זה מבער חום. כמעט כל דלק ניתן להשתמש בו: מוצק, בנזין, דיזל, גז, נפט, במקרים מסוימים - אלכוהול מתיל. לכן, משאבות חום evaporative הם אטרקטיביים במקומות שבהם אין חשמל. בנוסף, הבחירה של ציוד כזה יכול לדחוף את הדלק הזול של סוג מסוים באזור.
   

אופיו של המדיום עובד בשימוש במערכת יכול לספר הרבה על ביצועי המפעל ואת תפוקת החשמל. אז, משאבות חום מדחס פריאון מסוגלים מטומטם חד, במהירות התחממות החדר. אמוניה מודלים evaporative עבור מעשים כאלה אינם מסוגלים. מצב השימוש המועדף עליהם הוא פעולה יציבה ומתמדת עם פליטת חום נומינלית.

היתרונות של משאבות חום ואת ההיתכנות של ההתקנה שלהם

כאמור במודעה, היתרון העיקרי של משאבות חום הוא יעילות חימום. במידה מסוימת, זה עובד ככה. אם משאבת חום יש אנרגיה להמריא הסביבה המבטיחה קריאת טמפרטורה אופטימלית, ההתקנה פועלת ביעילות, עלויות החימום מופחתים על 70-80%. עם זאת, תמיד יש מקרים שבהם משאבת חום יכול להיות השקעה רציונלית.

יעילות משאבת החום נקבעת על פי המאפיינים הטכנולוגיים הבאים:

• הפרמטר של הגבלת המגבלה של הפחתת הטמפרטורה על ידי נוזל העבודה;
• הבדל מינימלי בטמפרטורות של מחליף חיצוני הסביבה, שבו החילוץ החום הוא קטן מאוד;
• את רמת צריכת האנרגיה ואת רתיעה של כוח תרמי שימושי.

ההיתכנות של שימוש במשאבת חום תלויה במספר גורמים.

1. שטחים שבהם ציוד כזה לא מראה תוצאות טובות - אזורים עם חורף קפוא וטמפרטורות נמוכות יומי הממוצע. במקרה זה, משאבת חום פשוט לא מסוגל לחלץ מספיק חום מהסביבה, מתקרבים מקרוב לאזור של אפס יעילות. קודם כל, מדובר במערכות אוויר-אוויר.
2. עם הגידול בהיקף של שטח מחומם, הפרמטרים הטכנולוגיים של משאבת חום להגדיל כמעט אקספוננציאלית.מחליפי חום הופכים גדולים יותר, גודל ומספר של טבילה בדיקות במים או הקרקע להגדיל. בשלב מסוים, העלות של משאבת חום לחימום הנדרש הוצאות בגין הקמתו ותחזוקתו, כמו גם את התשלום של צריכת החשמל הם פשוט השקעות רציונלי. זה הרבה יותר זול ליצור ערכת חימום גז קלאסי עם דוד.
3. ככל שהמערכת מורכבת יותר, כך יקר יותר תיקונים בעייתיים יותר במקרה של התמוטטות. זוהי תוספת שלילית לגודל השטח המחומם ומאפייני אזור האקלים.

קלאסי הוא משאבת חום ודוד גז / דלק מוצקעובד בצרור. הרעיון הוא פשוט: מוצרי הבעירה של דלק מוצגים על צינור רחב. הוא מחליף את מחליף החום. במערכת החימום ואספקת מים חמים טנקים אחסון דוד חימום עקיף מותקנים. הציוד (דוד ומשאבה) מופעל בעת ובעונה אחת כאשר טמפרטורת הנוזל ברשת ההפצה יורדת. עבודה בזוגות, הם כמעט לחלוטין לנצל את האנרגיה של שריפת דלק, מראה כמעט יעילות מקסימלית אינדיקטורים.

המערכת עם הסתגלות למאפיינים סביבתיים בנוי על משאבה תרמית, יחידת מאוורר, אקדח חום של כל הכיתה. עם טמפרטורת אוויר חיצונית גבוהה מספיק (עד 5000 ... -10 מעלות צלסיוס), משאבת החום פועלת באופן תקין, ומספק כוח מספיק עבור חימום. תכונת העיצוב של המערכת היא המיקום של מחליף החום החיצוני שלה בצינור אוורור נפרד. כאשר הטמפרטורה ברחוב מתחת לסימן האופטימלי, האוויר המסופק מחומם על ידי אקדח חום (דיזל, חשמל או גז).

ראוי לציין: רוב התוכניות הכרוכות בהסתגלות לטמפרטורת האוויר או פרמטרים מייצבים של פעולת משאבת החום מוחלות על התקני אוויר-אוויר ואוויר-מים. מערכות אחרות, בשל מחליפי חום חיצוניים מבודדים באדמה או במים, אינם מאפשרים את יצירתם של תנאי עבודה מסוג "חממה".

המאפיינים העיקריים וחישוב כוח משאבת חום

הרציונליות הכוללת של ההתקנה של משאבת חום לחימום בית מוערך, מעל לכל, על הוצאות מימון. אלה כוללים:

• מחיר רכישת ציוד;
• עלויות התקנה, שעשויות לכלול עבודות קרקע;
• הוצאות בגין תחזוקה תקופתית;
• עלות משוערת של ביטול בעיות תכופות.

בחירה של מודל כוח, כפי שהוזכר לעיל, מבוסס על הצורך הכולל עבור אספקת החום. חישוב משוער עבור בית קומות אחד של 10x10 מטר (300 מטר מעוקב של נפח) נראה כך:

• לוקחת בחשבון את טמפרטורת החורף המקסימלית (20);
• ההפרש בין החדר לסביבה נקבע (20 - 20 = 40);
• את ההפסדים החום של הקירות מחושבים, על פי נתוני התייחסות של החומר שלהם (עבור הלבנה הערך הטבלאי הוא 1, אובדן החום הוא 1x300x40 - 12000 קילוקלוריות לשעה או 13.5 קילוואט).

הדמות המתקבלת היא אינדיקטור של הכוח המינימלי של משאבת חום, וזה מספיק כדי לחמם את הבית. כדי לבחור את המודל האופטימלי, יש להגדיל את המאפיין ב -50% לפחות. זה נעשה בשל העובדה כי משאבת החום בחורף יצטרך לעבוד בתנאים לא אופטימליים, קרוב לנקודה הנמוכה ביותר של אפס יעילות בטמפרטורת הסביבה. הדמות המתקבלת עבור הדוגמה החשובה היא כ -20 קילוואט.

החלק השני של החישוב הוא בחירה של קיבולת אחסון הטנק. מומלץ להתקין את החלק הזה של המערכת כך משאבת חום יכול לעבוד עבור מספר מוגבל של מחזורים ליום.תיעוד הציוד מספק המלצות על קיבולת אחסון החום עבור מדד מחזורי מסוים. הנתון הממוצע הוא 30 ליטר לקילוואט עם 3 שיגורים, 20 ליטר עם 5 שיגורים. לכן, עבור הבית בדוגמה זו, תצטרך טנק אחסון של לפחות 400 ליטר עבור חמישה מחזורים של משאבת חום ליום.

מסקנה

אם, כתוצאה מניתוח האקלים, מקורות אנרגיה זמינים, אופי הקרקע, הוחלט לקנות משאבת חום לחימום, מומלץ להפקיד עיצוב מערכת מקצוע. הבחירה האופטימלית של המודל מבוססת לא רק על התכונות של הציוד ואת המכניקה של עבודתו. מומחים ייקח בחשבון את העברת החום של הקרקע, לבחור ערכת משולבת עם יעילות טובה, לחשב את האפשרות הטובה ביותר לביצוע עבודות בארץ. לכן, מערכת החימום עם משאבת חום, שפותחה על ידי אנשי מקצוע, לא יגרום לך להיתקל הפתעות חרטה הבחירה שלך.