پمپ حرارتی هوا به هوا: اصل کار، دستگاه، انتخاب و محاسبات. پمپ های حرارتی هوا: توضیحات، اصل کار. پمپ حرارتی هوا را خودتان برای خانه انجام دهید (بررسی) پمپ های حرارتی هوا شرح اصل عملکرد

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 گسترده نشده اند و بیهوده. 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، نه تنها می توانید اتاق را گرم کنید، بلکه آب گرم را برای نیازهای خانگی گرم کنید و در گرمای تابستان اتاق را تهویه کنید.

پمپ حرارتی چگونه کار می کند

اجازه دهید کمی بیشتر در مورد اصل عملکرد یک پمپ حرارتی صحبت کنیم. 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 کردن آن آسان است. تقریباً همین اصل در مورد تهویه مطبوع خانگی نیز صدق می کند: 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 با دمای پایین حرکت می کند، به عنوان مثال، زمین، چندین درجه گرم می شود.
2. سپس وارد یک مبدل حرارتی به نام اواپراتور می شود. در اواپراتور، محیط انتقال حرارت، گرمای انباشته شده را به مبرد آزاد می کند. مبردمایع خاصی است که در دمای پایین به بخار تبدیل می شود.
3. با در نظر گرفتن دمای مایع خنک کننده، مبرد گرم شده به بخار تبدیل می شود 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 فشرده داغ وارد مبدل حرارتی دیگری به نام کندانسور می شود. در اینجا، مبرد گرمای خود را به خنک کننده دیگری می دهد که در سیستم گرمایش خانه (آب، ضد یخ، هوا) ارائه می شود. در این حالت مبرد سرد شده و دوباره به مایع تبدیل می شود.
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 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 بخاری 2 کیلو وات قدرت داشته باشد، 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 گرما تولید می کند. به عنوان مثال برای کارکرد کمپرسور و پمپ 5.5 کیلووات ساعت استفاده می شود و 17 کیلووات ساعت گرما به دست می آید. 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 این یک اختراع نوآورانه و پیشرفته نیست. با کمک پمپ های حرارتی، تمام ایالت های "گرم" در ایالات متحده آمریکا، تقریباً تمام اروپا و ژاپن گرم می شوند، جایی که این فناوری تقریباً در حد ایده آل کار شده است و مدت هاست بوده است. به هر حال، فکر نکنید که چنین تجهیزاتی یک فناوری کاملاً خارجی است و اخیراً به ما رسیده است. در واقع، حتی در اتحاد جماهیر شوروی، چنین واحدهایی در تاسیسات آزمایشی مورد استفاده قرار گرفتند. 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 می کند. منبع گرما دریای مجاور است و خود ایستگاه پمپاژ نه تنها تمام محوطه آسایشگاه را گرم می کند، بلکه آب گرم را نیز فراهم می کند، آب استخر را گرم می کند و در یک دوره گرم آن را 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 رابطه با افزایش قیمت گاز و سوخت دیزل، 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، لازم است به پارامتری مانند ضریب تبدیل حرارت "φ" توجه شود (همچنین می توان آن را ضریب تبدیل گرما، ضریب تبدیل قدرت یا دما نامید). نسبت مقدار گرمای خروجی به انرژی مصرف شده را نشان می دهد. به عنوان مثال، اگر ϕ=4، آنگاه با سرعت جریان 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 حداقل است.
• قابل نصب در هر منطقه. منابع حرارتی با دمای پایین برای عملکرد پمپ حرارتی می تواند خاک، آب یا هوا باشد. هر جا که خانه ای بسازید، حتی در زمین های صخره ای، همیشه فرصت پیدا کردن "غذا" برای واحد وجود دارد. در منطقه ای دور از لوله اصلی گاز، این یکی از بهینه ترین سیستم های گرمایشی است. و حتی در مناطقی که خطوط برق ندارند، می توانید یک موتور بنزینی یا دیزلی برای تامین انرژی کمپرسور نصب کنید.
• نیازی به نظارت بر عملکرد پمپ نیست، سوخت 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 ترک کنیدو از یخ زدن سیستم نترسید. در عین حال می توانید با نصب پمپ برای تامین دمای +10 درجه سانتی گراد در اتاق نشیمن در هزینه خود صرفه جویی کنید.
• ایمنی برای محیط زیست.برای مقایسه، هنگام استفاده از دیگ های سنتی که سوخت را می سوزانند، اکسیدهای مختلفی از CO، CO2، NOx، SO2، PbO2 همیشه تشکیل می شود، در نتیجه اسیدهای فسفریک، نیتروژن، سولفوریک و ترکیبات بنزوئیک روی خاک اطراف خانه می نشینند. در حین کار پمپ حرارتی چیزی به بیرون پرتاب نمی شود. و مبردهای استفاده شده در سیستم کاملاً ایمن هستند.
• در اینجا نیز می توان به آن اشاره کرد حفظ منابع طبیعی غیرقابل جایگزین کره زمین.
• ایمنی برای مردم و اموال. هیچ چیز در 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 واحدهای کاملا نسوز نسبت داد.
• پمپ های حرارتی حتی در دمای محیطی 15- درجه سانتی گراد با موفقیت کار می کنند. بنابراین اگر به نظر کسی می رسد که چنین سیستمی فقط می تواند خانه را در مناطقی با زمستان های گرم تا +5 درجه سانتیگراد گرم کند ، اشتباه می کند.
• برگشت پذیری پمپ حرارتی. یک مزیت غیر قابل انکار تطبیق پذیری نصب است که با آن می توانید هم در زمستان گرم کنید و هم در تابستان خنک کنید. در روزهای گرم، پمپ حرارتی گرما را از اتاق گرفته و برای ذخیره به زمین می فرستد و در زمستان دوباره از آنجا می گیرد. 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 سیستم گرمایشی بین 25 تا 50 سال بدون تعمیر اساسی عمر می کنند و تنها هر 15 تا 20 سال یک بار نیاز به تعویض کمپرسور خواهد بود.

معایب سیستم های گرمایشی با 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 تجهیز 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 (در 5 تا 10 سال) جواب نمی دهد. بنابراین پاسخ به این سوال که آیا از پمپ حرارتی برای گرمایش استفاده کنیم 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 یک پمپ حرارتی است، ترجیح دادن به دومی منطقی است.

• در مناطقی که دما در زمستان به زیر 15- درجه سانتیگراد می رسد، نیاز به استفاده از منبع گرمای اضافی. نامیده می شود سیستم گرمایش دو ظرفیتی، که در آن پمپ حرارتی در حالی که در بیرون تا 20- درجه سانتیگراد است گرما را تأمین می کند و در مواقعی که کار نمی 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 بسیار مناسب است، مانند سیستم گرمایش از کف(+35 درجه سانتیگراد) و فن کویل ها(+35 - +45 درجه سانتیگراد). فن کویلکنوکتورهای فن هستند که در آنها گرما/سرما از آب به هوا منتقل می شود. برای تجهیز چنین سیستمی در یک خانه قدیمی، به بازسازی و بازسازی کامل نیاز است که مستلزم هزینه های اضافی است. هنگام ساخت یک خانه جدید، این یک نقطه ضعف نیست.
• سازگاری با محیط زیست پمپ های حرارتیکه از آب و خاک گرما می گیرند، تا حدودی نسبیواقعیت این است که در فرآیند کار، فضای اطراف لوله ها با مایع خنک کننده خنک می شود و این امر اکوسیستم ایجاد شده را مختل می کند. در واقع، حتی در اعماق خاک، میکروارگانیسم های بی هوازی زندگی می کنند که فعالیت حیاتی سیستم های پیچیده تر را تضمین می کند. 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 نیز بسته به منبع گرما متفاوت هستند.

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 تقریباً 8+5+ درجه سانتی‌گراد و در عمق 10 متر 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 به گردش در می آید. 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 متر - در اینجا خاک در بهار سریعتر شروع به گرم شدن می کند. مواردی وجود دارد که یک کلکتور افقی دو لایه مجهز شده است.

لوله های کلکتور افقی می توانند دارای قطرهای مختلف 25 میلی متر، 32 میلی متر و 40 میلی متر باشند. 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 خاصاز هر متر در حال اجرا 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 W/m.

برای گرم کردن خانه ای به مساحت 100 متر مربع، به شرطی که خاک رس مرطوب باشد، به 400 متر مربع مساحت کلکتور نیاز دارید. این بسیار زیاد است - 4 - 5 هکتار. و با در نظر گرفتن این واقعیت که نباید هیچ ساختمانی در این سایت 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 کلکتور جریان می یابد که به آن نیز گفته می شود "آبنمک"یا ضد یخبه عنوان مثال محلول اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول 30٪. "آب نمک" گرمای زمین را جمع آوری می کند و به پمپ حرارتی می رود و در آنجا آن را به مبرد منتقل می کند. "آب نمک" خنک شده دوباره به کلکتور زمین جریان می یابد.

کاوشگر زمینی عمودییک سیستم لوله‌هایی است که 50 تا 150 متر مدفون شده‌اند. می‌تواند فقط یک لوله U شکل باشد که تا عمق 80 تا 100 متری پایین آمده و با بتن پر شود. یا شاید سیستمی از لوله‌های U شکل که برای جمع‌آوری انرژی از یک منطقه بزرگ‌تر به اندازه 20 متر پایین آمده است. حفاری در عمق 100 تا 150 متر نه تنها گران است، بلکه به مجوز خاصی نیز نیاز دارد، به همین دلیل است که آنها اغلب به ترفند می روند و چندین کاوشگر عمق کم را تجهیز می کنند. فاصله بین چنین کاوشگرها 5 تا 7 متر است.

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

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

مساحت کلکتور عمودی بسیار کوچک است، اما هزینه چیدمان آنها بیشتر از کلکتور افقی است. مزیت کلکتور عمودی نیز دمای پایدارتر و حذف حرارت بیشتر است.

اب

راه های زیادی برای استفاده از آب به عنوان منبع گرما وجود دارد.

جمع کننده در پایین یک مخزن باز غیر یخبندان- رودخانه ها، دریاچه ها، دریاها - لوله ای با "آب نمک" است که با کمک بار زیر آب می رود. 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 را تجهیز کنند، در غیر این صورت کارایی نصب از بین می رود. همانطور که می دانید، همه چنین شرایطی ندارند. اما استفاده نکردن از پمپ های حرارتی برای ساکنان ساحل به سادگی کوته بینانه و احمقانه است.

جمع کننده در زهکشی فاضلابو یا پساب پس از تاسیسات فنی می تواند برای گرمایش منازل و حتی ساختمان های بلندمرتبه و شرکت های صنعتی داخل شهر و همچنین برای تهیه آب گرم مورد استفاده قرار گیرد. کاری که در برخی از شهرهای کشورمان 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 اول و حتی پایین دست قرار گیرد (آب های زیرزمینی نیز مسیر خود را دارند). عملکرد این سیستم بسیار دشوار است، زیرا کیفیت آب ورودی باید کنترل شود - باید فیلتر شود، و قطعات پمپ حرارتی (اواپراتور) باید از خوردگی و آلودگی محافظت شوند.

هوا

ساده ترین طرح است سیستم گرمایش پمپ حرارتی منبع هوا. هیچ کلکتور اضافی مورد نیاز نیست. هوا از 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 حامل گرما در داخل خانه منتقل می کند. این می تواند هوا برای واحدهای فن کویل یا آب برای گرمایش از کف و رادیاتور باشد.

هزینه نصب پمپ حرارتی منبع هوا حداقل است، اما عملکرد نصب بسیار 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 کمتر از -15 درجه سانتیگراد برسد، عملکرد آنقدر کاهش می یابد که استفاده از پمپ منطقی نیست، اما روشن کردن بخاری یا دیگ برقی معمولی سود بیشتری دارد.

بررسی 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 حتی در صورت یخبندان های شدید، منبع گرمای پشتیبان مورد نیاز نیست. 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 عادی 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 اتلاف گرمای ساختمان را در نظر می گیرد. به هر حال، بهترین عملکرد یک پمپ حرارتی با تلفات حرارتی ساختمان بیش از 80 - 100 وات بر متر مربع نیست. برای سادگی، فرض می کنیم که برای گرم کردن خانه 100 متر مربع با سقف 3 متر ارتفاع و تلفات حرارتی 60 وات / متر مربع، یک پمپ 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 ساخت روسیه با ظرفیت 16 کیلووات 7000 دلار و یک پمپ خارجی RFM 17 با ظرفیت 17 کیلو وات حدود 13200 دلار هزینه دارد. با تمام تجهیزات مرتبط، به جز منیفولد.

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

هزینه کلکتور در انتهای مخزن کمی کمتر خواهد بود. در همین شرایط 11000 تومان هزینه خواهد داشت. اما بهتر است هزینه نصب سیستم زمین گرمایی را با شرکت های متخصص بررسی کنید، می تواند بسیار متفاوت باشد. به عنوان مثال، چیدمان یک کلکتور افقی برای یک پمپ با قدرت 17 کیلو وات تنها 2500 دلار هزینه خواهد داشت. و برای پمپ حرارتی منبع هوا اصلاً نیازی به کلکتور نیست.

در کل هزینه پمپ حرارتی 8000 c.u می باشد. به طور متوسط، آرایش کلکتور 6000 c.u است. میانگین.

هزینه ماهانه گرمایش با پمپ حرارتی فقط شامل هزینه های برق. می توانید آنها را به این صورت محاسبه کنید - مصرف برق باید روی پمپ نشان داده شود. به عنوان مثال، برای پمپ 17 کیلووات فوق الذکر، مصرف برق 5.5 کیلووات بر ساعت است. در مجموع، سیستم گرمایش 225 روز در سال کار می کند، یعنی. 5400 ساعت با توجه به اینکه پمپ حرارتی و کمپرسور موجود در آن به صورت چرخه ای کار می کنند، مصرف انرژی باید به نصف کاهش یابد. در طول فصل گرما، 5400 ساعت * 5.5 کیلو وات / ساعت / 2 = 14850 کیلو وات هزینه می شود.

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

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 کیلووات وجود دارد که تنها 10000 کیلووات در سال مصرف می کنند (هزینه های 500 دلار). همچنین مهم است که عملکرد پمپ حرارتی بیشتر باشد و اختلاف دمایی بین منبع گرما و خنک کننده در سیستم گرمایش کمتر باشد. به همین دلیل است که می گویند نصب گرمایش از کف 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. از دیگ بخار نیز برای گرم کردن مجدد آب در DHW استفاده می شود.

پمپ های حرارتی هنگامی که در سیستم های دو ظرفیتی استفاده می شوند مفید 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.

پمپ حرارتی آب هوا انرژی محیط خارجی را به گرما تبدیل می کند که فضای داخلی را گرم می کند. یعنی با کمک این دستگاه می توان یک خانه یا ساختمان را با هوای معمولی "گرم کرد". علاوه بر این، هوا در کوره 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 می دهد.

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

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

• یک حامل انرژی کم کالری (هوا) مبرد پر شده را در یک مدار چرخه ای می جوشاند که یک اواپراتور (تله گرما) را به یک کندانسور (گسترش دهنده گرما) متصل می کند.
• در کندانسور، بخارات مبرد به حالت تجمعی (مایع) متفاوتی می رسد و انرژی را به سیستم گرمایش می دهد.
• پس از آن، مبرد مایع دوباره به اواپراتور می رود، جایی که به بخار تبدیل می شود. و همه چیز از اول شروع می شود.

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

در عین حال، عملکرد چرخه ای واحد توسط یک کمپرسور مخصوص ارائه می شود که نه تنها مبرد را در طول مدار پمپ می کند، بلکه آن را فشرده می کند و در نتیجه انتقال گرما روی کندانسور را افزایش می دهد. با این حال، این تنها واحد نیروگاه نصب نیست - پمپ حرارتی مجهز به یک فن به اندازه کافی قدرتمند است که روی اواپراتور می وزد.

خوب، به عنوان یک مصرف کننده گرما، یا یک کنوکتور 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 شده است و اواپراتور با یک فن یا در خارج، در نما یا در داخل شاخه اگزوز سیستم تهویه قرار دارد.

مزایا و معایب پمپ های حرارتی منبع هوا

نظرات درباره پمپ حرارتی هوا به آب هم خوب است و هم بد. به هر حال، این دستگاه با تمام مزیت های غیرقابل انکارش خالی از اشکال نیست.

علاوه بر این، مزایای آن شامل حقایق زیر است:

• اولا، نصب چنین واحدی آسان است. در واقع، برای مدار اولیه، بسته به اواپراتور، نه عملیات خاکی و نه مخزن مورد نیاز است.
• ثانیاً، هوا همه جا را می خورد، اما زمین، در مالکیت شخصی، فقط در خارج از شهر است، اما مشکلات مربوط به مخازن مصنوعی یا طبیعی حتی بیشتر است. بنابراین، پمپ های حرارتی منبع هوا برای گرمایش را می توان حتی در مناطق شهری بدون درخواست مجوز از مقامات نظارتی نصب کرد.
• ثالثاً، پمپ هوا را می توان با سیستم تهویه ترکیب کرد و با استفاده از قدرت واحد، راندمان تبادل هوا در اتاق را افزایش داد.

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

خوب، معایب اجتناب ناپذیر را می توان به عنوان چنین لیستی نشان داد:

• کارایی دستگاه بستگی به دمای محیط دارد. بنابراین راندمان دستگاه در تابستان بیشتر از زمستان است.
• پمپ هوا را فقط در یخبندان های نسبتاً سبک می توان روشن کرد. علاوه بر این، در دمای -7 درجه سانتیگراد، پمپ هوای خانگی دیگر کار نخواهد کرد. اگرچه واحدهای صنعتی 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 ساعت را به 11-14 مگا ژول تبدیل می کند.

پمپ حرارتی منبع هوا DIY: نمودار مونتاژ

برخلاف سیستم‌های زمین‌گرمایی و هیدروترمال نسبتاً پیچیده، یک پمپ حرارتی هوا به آب حتی برای ساخت خودتان در دسترس است.

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

• کمپرسور سیستم اسپلیت - می توان آن را در یک 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 دهانه گسترده - یک قوطی معمولی یا پلی پروپیلن مناسب است.
• لوله های مسی با قطر خروجی بیش از 1 میلی متر. آنها باید خریداری شوند، 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 حکاکی هوا، یک شیر اطمینان است.
• اتصال دهنده ها - براکت ها، گیره ها برای لوله ها، گیره ها و چیزهای دیگر.

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

مونتاژ واحد

خوب، خود فرآیند ساخت به شرح زیر 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 بیرون 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 - یک کندانسور - با شیرهای آماده برای یک لوله گرمایش مستقیم (اتصالات بالایی) و یک لوله برگشت (اتصالات پایین) به دست می آید.
• کمپرسور را روی دیوار نصب می کنیم (با استفاده از براکت). فیتینگ فشار کمپرسور را با 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 با نصب یک فن در انتهای آن که هوا را روی کویل می دمد، در قوطی سوار می کنیم. علاوه بر این، دو موضوع باید از قوطی بیرون بیاید. در نتیجه کل این سازه که اواپراتور سیستم است بر روی نما یا در محور تهویه نصب می شود.
• خروجی پایینی مخزن (کندانسور) را با قرار دادن دریچه گاز کنترلی در این خط لوله به خروجی پایین قوطی (اواپراتور) متصل می کنیم.
• خروجی بالای قوطی را با لوله مکش کمپرسور وصل می کنیم.

اساساً همین است. با استفاده از اصل عملکرد پمپ حرارتی منبع هوا، سیستم تقریباً آماده است. فقط برای پر کردن مبرد در کمپرسور و اتصال شیر گاز به واحد کنترل باقی می ماند.

گرمایش هوا با پمپ حرارتی: محاسبه ظرفیت 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، محاسبه 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 ها - از آنها برای محاسبه حجم استفاده می شود.
• منطقه ای که ساختمان در آن قرار دارد - با استفاده از این پارامتر، میانگین دمای هوا سالانه تعیین می شود 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 با 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 کیلووات گرم کرد.

پمپ حرارتی منبع 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:

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

سیستم‌های گرمایش خانگی اقتصادی جایگزین انواع سنتی گرمایش با استفاده از گاز، سوخت جامد و برق می‌شوند. پمپ حرارتی منبع هوا یکی از محبوب ترین راه حل های جایگزین است.

از جمله مزیت ها می توان به هزینه کم در مقایسه با تاسیسات زمین گرمایی، امکان استفاده از آن در ایجاد سیستم های گرمایشی جدید و بازسازی سیستم های قدیمی اشاره کرد. پمپ حرارتی به ویژه در سیستم های "خانه منفعل" - محل های مسکونی طراحی شده بر اساس اصل حداقل مصرف گرما و معرفی فن آوری های صرفه جویی در انرژی مورد تقاضا است.

پمپ حرارتی هوا چیست؟

ساده ترین پمپ حرارتی در سال 1852 طراحی شد و "ضریب حرارتی" نامیده شد. لرد کلوین اصول اساسی عملیات را کشف کرد که اساس تمام تجهیزات گرمایش مدرن را تشکیل می داد.

طبق قوانین فیزیک، گرما از جسم گرم شده به چیزی که دمای کمتری دارد منتقل می شود. اما، روند معکوس امکان پذیر است، به شرطی که انرژی اضافی برای این کار استفاده شود.

کمی بعد، اصل چرخه معکوس کارنو کشف شد. این ماده هنگام تبخیر گرما را جذب می کند و پس از متراکم شدن روی سطح آن را آزاد می کند. این قانون است که زیربنای یخچال و کولر گازی است. پمپ حرارتی هوا با دمای پایین مانند این لوازم خانگی فقط در "جهت عقب" کار می کند.

برخی از تولید کنندگان کولر گازی از این اصل استفاده می کنند و به مصرف کننده دستگاه های تهویه مطبوع ارائه می دهند که می توانند برای گرم کردن یک اتاق کار کنند. اما سیستم های تهویه مطبوع در دماهای منفی راندمان پایینی دارند، زیرا هدف اصلی تجهیزات خنک کننده است نه گرمایش.

پمپ های حرارتی منبع هوا با دمای پایین برای کار گرمایش خانه با استفاده از این قانون فیزیکی. گرمایش در عمل چگونه انجام می شود؟

• هر جسمی، حتی یک جسم سرد شده، دارای انرژی پتانسیل بالا یا پایین است. حتی در دمای منفی، هوا حاوی مقدار مشخصی گرما است. در -15 درجه سانتیگراد، گرمتر از -25 درجه سانتیگراد. در دمای -5 درجه سانتیگراد، گرمای بیشتری در هوا وجود دارد. اصل عملکرد پمپ حرارتی منبع هوا به شما این امکان را می دهد که مقدار کمی از انرژی گرمایی را که در فصل زمستان باقی می ماند استخراج کرده و به اتاق منتقل کنید.
• یک کویل اواپراتور در واحد خارجی نصب شده در فضای باز قرار دارد. فریون در داخل مدار گردش می کند - مایعی که آزادانه به حالت گازی می رود و بالعکس. فریون تبخیر می شود، در حالی که گرمای باقی مانده را حتی در دماهای پایین نیز جذب می کند.
• گاز وارد کمپرسور می شود. کمپرسور فشار بالا و شرایطی را برای تبدیل فریون به مایع ایجاد می کند.
• فریون تحت فشار گرم می شود و وارد کندانسور می شود. در بلوک، گاز در نهایت به مایع تبدیل می شود و تمام گرمایی را که در یونیت بیرونی نصب شده در خیابان دریافت می کند، خارج می کند.
• فریون در یک مدار بسته به اواپراتور باز می گردد.

گرمای خروجی پمپ حرارتی هوا به آب به دمای بیرون بستگی دارد. به همین دلیل، سازندگان برای اتصال تجهیزات گرمایش اضافی به پمپ حرارتی پیش بینی می کنند که کمبود انرژی حرارتی را در زمانی که دمای بیرون به زیر 15- درجه سانتی گراد کاهش می دهد، جبران می کند. کار در شرایط سرد هر چند با راندمان کمتر ادامه دارد.

انواع مختلفی از پمپ های حرارتی منبع هوا وجود دارد که در اصل مورد استفاده برای گرمایش فضا متفاوت است.

پمپ های حرارتی هوا/آب

سیستم های تامین گرمای خانگی و تامین آب گرم مبتنی بر پمپ های حرارتی هوا، برای استفاده در عرض های جغرافیایی معتدل فدراسیون روسیه بسیار موثر است. میانگین COP (نسبت تبدیل) 3 است. به نظر می رسد که به ازای هر 1 کیلووات مصرف شده، 3 کیلووات انرژی حرارتی تولید می شود.

اصل کار مانند پمپ های سایر تغییرات است، اما با تفاوت های خاصی:

• کندانسور در داخل دیگ ذخیره سازی متصل به سیستم گرمایش و آب گرم قرار می گیرد.
• گرمای آزاد شده در طول تراکم فریون برای گرم کردن غیر مستقیم مایع خنک کننده استفاده می شود.
• با کمک، خنک کننده گرم شده وارد سیستم DHW و گرمایش می شود.

شدت گرمایش حامل حرارت از 30+ تا 60+ درجه سانتی گراد متغیر است. در دماهای زیر 15- درجه سانتیگراد، منبع حرارت ترکیبی با پمپ حرارتی هوا روشن می شود، که در آب و هوای سرد ضروری است. کمبود گرما هر دیگ بخار (برق، گاز، چوب) را جبران می کند.

از آنجایی که نصب واحد بیرونی در خیابان انجام می شود، یک مزیت اضافی وجود عملکرد ضد یخ یا یخ زدایی خواهد بود.

پمپ های حرارتی هوا

پمپ های حرارتی هوا برای گرم کردن اتاق های جداگانه استفاده می شود. اصل کار از بسیاری جهات شبیه به آنچه که توسط فن بخاری استفاده می شود است، فقط خازن عملکرد یک کویل گرمایش را ایفا می کند.

بدنه یونیت داخلی پمپ حرارتی شبیه کولر است و می تواند برای گرمایش و سرمایش هوا نیز کار کند.

راه حل های مختلفی برای مسئله گرمایش به مصرف کننده ارائه می شود:

1. نصب بخاری مستقل مجزا.
2. نصب و راه اندازی چندین پمپ حرارتی، متحد در یک شبکه واحد.

پمپ های حرارتی که یک اتاق را با هوای گرم گرم می کنند دارای مزایای زیر هستند:

• حداکثر بهره وری- عدم نیاز به پیش گرم کردن مایع خنک کننده منجر به مصرف اقتصادی تر برق می شود. هوا فقط تا دمای 20-40 درجه سانتیگراد گرم می شود و این به نوبه خود ضریب COP بالاتر 4 را فراهم می کند.
• گرمایش سریع ساختمان- هوای گرم چند ثانیه پس از روشن شدن شروع به جریان در اتاق می کند.
• تطبیق پذیری– این تجهیزات را می توان به عنوان تهویه مطبوع در تابستان استفاده کرد. در پیکربندی اولیه، عملکرد خنک کننده اتاق ارائه شده است.

هنگامی که دمای منفی، حیاتی برای عملکرد، به دست می آید، منبع گرمای ذخیره به طور خودکار هنگام استفاده از HP هوا روشن می شود. بنابراین می توان کمبود انرژی حرارتی را جبران کرد.

تفاوت بین کولر گازی و پمپ حرارتی هوا چیست؟

در واقع، تامین گرمای محل با پمپ های حرارتی منبع هوا در آب و هوای سرد از بسیاری جهات شبیه گرمایش با تهویه مطبوع معمولی است. بلوک های داخلی و خارجی از یک ساختار مشابه استفاده می شود. حتی در ساختار داخلی هم شباهت های زیادی وجود دارد. تفاوت این است که HPهای هوای داخلی در گرمایش کارآمدتر از سرمایش هستند، در حالی که تهویه مطبوع برعکس است.

با مقایسه برخی از ویژگی های تجهیزات می توانید تفاوت را احساس کنید. تهویه مطبوع برای گرم کردن از قبل در دمای حدود -5 درجه سانتیگراد کار نمی کند. حالت کار پمپ های حرارتی از -25 درجه سانتی گراد تا +45 درجه سانتی گراد است.

از آنجایی که تمایل به بهبود پمپ های حرارتی هوا برای خانه های "غیرفعال" وجود دارد، به زودی، برای طیف گسترده ای از مصرف کنندگان، مدل های تجهیزاتی که قادر به حفظ عملکرد در هنگام کاهش دما به -32 درجه سانتیگراد هستند، در دسترس خواهند بود.

تفاوت پمپ حرارتی هوا و تهویه مطبوع در ویژگی های فنی مختلف نهفته است، اگرچه شباهت های زیادی بین آنها وجود دارد.

نحوه انتخاب پمپ حرارتی هوا

انتخاب HP Air آنقدرها که در نگاه اول به نظر می رسد دشوار نیست. هنگام انتخاب یک مدل مناسب، باید روی پارامترهای زیر تمرکز کنید:

1. نوع گرمایش
2. منطقه گرم شده.
3. شرکت تولید کننده.

علاوه بر این، تعیین کنید که کدام نوع دیگ به عنوان منبع گرمای پشتیبان استفاده می شود. همانطور که تمرین نشان می دهد، گرمایش هوا با اتصال دیگ برقی محبوب ترین است، که به شما امکان می دهد کاملاً بدون گاز انجام دهید.

کدام مارک پمپ حرارتی نوع هوا را انتخاب کنید

اگر بررسی های پمپ های حرارتی منبع هوا را تجزیه و تحلیل کنیم، شناسایی سازندگان تجهیزاتی که بیشترین تقاضا را در بین مصرف کنندگان داخلی دارند، بسیار آسان است:

• Stiebel Eltron یک شرکت آلمانی است که سفر خود را با اختراع دیگ شروع کرد. با گذشت زمان، دامنه محصولات به طور مداوم در حال گسترش است. امروزه Stiebel Eltron پیشرو در تولید تجهیزات گرمایش آب و گرمایش است. این شرکت دو نوع پمپ حرارتی ارائه می دهد: زمین گرمایی و هوا که برای گرم کردن مایع خنک کننده و هوا کار می کنند.
• یکی دیگر از تولیدکنندگان آلمانی با بیش از 30 سال سابقه در تولید پمپ باد است. ایستگاه های Viessmann متصل به مدار گرمایش آب سزاوار بزرگ ترین ستایش هستند. به عنوان مزایا - وجود سنسورهای کنترلی وابسته به آب و هوا و بسیاری از عملکردهای اضافی موجود در پیکربندی اولیه.
• میتسوبیشی یک شرکت ژاپنی است که پیشگام فناوری زوبادان است. این راه حل امکان افزایش COP (که بالاترین در بین تجهیزات مشابه است) و گسترش دامنه کاربردها را فراهم کرد. میتسوبیشی یکی از اولین کسانی بود که سیستم های تهویه مطبوع را که بر روی گرمایش و پمپ های حرارتی منبع هوا کار می کنند را به مصرف کنندگان ارائه داد. فناوری های جدید به طور مداوم برای افزایش دامنه محصولات معرفی می شوند.
• - این شرکت یک سری کامل از تجهیزات اقتصادی geotherm را توسعه داده است. این محدوده شامل تجهیزاتی است که گرما را از زمین، آب، هوا و نور خورشید استخراج می کند. محصولات Vaillant حداکثر برای استفاده در فدراسیون روسیه سازگار هستند.

هزینه هوا HP با نصب

گرانترین آنها پمپ های حرارتی هستند که اتاق را با خنک کننده گرم می کنند. هزینه تجهیزات تقریباً 80 هزار روبل است. (ظرفیت 4.5 کیلو وات)، تا 800 هزار روبل. (18.5 کیلو وات). پمپ های حرارتی هوا از 50 هزار روبل هزینه خواهند داشت. (در هر 4 کیلو وات) تا 120 هزار روبل. (برای 8 کیلو وات).

هزینه نصب پمپ حرارتی هوا بر اساس پارامترهای فنی اتاق و سایر عوامل به صورت جداگانه محاسبه می شود.

عمر مفید تجهیزات حداقل 20 سال است. تجهیزات نصب شده بسته به شدت کار، پس از 3-5 فصل گرمایش هزینه خود را پرداخت می کند.

مزایا و معایب استفاده از پمپ های حرارتی منبع هوا

به معنای واقعی کلمه 5 سال پیش، مصرف کننده داخلی عملاً هیچ تجربه ای از گرم کردن ساختمان ها در زمستان با استفاده از پمپ های حرارتی منبع هوا نداشت. من مجبور بودم به اظهارات و نظرات بسیار مثبت ارسال شده در وب سایت های تولید کنندگان مختلف تجهیزات بسنده کنم که ایده روشنی از قابلیت های تجهیزات ارائه نمی دهد. از آن زمان، تجربه خاصی از استفاده ظاهر شده است، که امکان شناسایی نه تنها مزایا، بلکه معایب HP های هوا را نیز فراهم می کند.

مزایای

• مزایای عملکرد پمپ های حرارتی هوا به آب - مزیت اصلی استقلال کامل از گرمایش گاز است. در برخی از مناطق فدراسیون روسیه، تنها آوردن خط لوله به خانه گرانتر از خرید و نصب پمپ حرارتی است. بدون نیاز به مجوز راه اندازی
• سیستم ها برای نصب در یک خانه غیرفعال طراحی شده اند. بنابراین، آنها در ابتدا برای گرمایش اقتصادی خانه و گرم کردن آب گرم طراحی شده بودند. برای 1 کیلو وات برق مصرفی، تولید گرما 3-5 کیلو وات است. یک محاسبه ساده هزینه ها هنگام استفاده از پمپ حرارتی نشان می دهد که ظرف 3-5 سال بازپرداخت کامل تجهیزات حاصل می شود.
• عملکرد پمپ بر سلامت انسان تأثیر منفی نمی گذارد. برای اطمینان از شرایط بهداشتی، در سیستم هایی که از اصل گرمایش هوا استفاده می کنند، کافی است هر از چند گاهی فیلترها را تمیز کنید.

معایب

• هزینه بالای تجهیزات - سیستمی با قدرت کافی برای گرم کردن یک ساختمان مسکونی 800-1200 هزار روبل هزینه خواهد داشت که برای اکثر خریداران مبلغ غیرقابل قبولی است.
• وابستگی به دمای محیط ویژگی های گرمایش مستقل خانه با پمپ حرارتی منبع هوا مستقیماً با مقدار کل انرژی گرمایی دریافتی مرتبط است. هر چه دمای بیرون کمتر باشد، پمپ بدتر کار می کند. با شروع از -15 درجه سانتیگراد، باید یک منبع گرمای پشتیبان را وصل کنید.
  اگر در نظر بگیریم که در اکثر مناطق فدراسیون روسیه رژیم دمای متوسط ​​بالاتر است، پس مصلحت این نصب روشن می شود. مناطق آب و هوایی بهینه برای استفاده از پمپ های حرارتی منبع هوا، بخش هایی از روسیه با آب و هوای معتدل و دمای متوسط ​​در زمستان حداقل 15- درجه سانتی گراد است.

اگر HP هوا و گرمایش گاز را مقایسه کنیم، به ویژه با توجه به اینکه آخرین مدل های تجهیزات پمپاژ قادر به حفظ عملکرد در -32 درجه سانتیگراد هستند، مزیت اولی آشکار می شود. پمپ های حرارتی مقرون به صرفه هستند، نیاز به مجوز برای کار ندارند، در مدت 1 روز نصب می شوند و بازده بالاتری نسبت به تجهیزات گازی دارند.

اخیراً، سازندگان تا حدودی هزینه تاسیسات حرارتی را کاهش داده اند، که این امکان را به خریداران بیشتری می دهد تا از منزلت ایستگاه ها قدردانی کنند. اگر این روند ادامه یابد، می توان انتظار افزایش تقاضا برای پمپ های حرارتی را داشت.

تجهیزات گرمایشی که برای آنها از انواع حامل های انرژی نسبتاً گران قیمت مانند گاز، برق، سوخت جامد و مایع استفاده می شود، اخیراً جایگزین مناسبی دریافت کرده اند - پمپ حرارتی آب به آب. برای بهره برداری از چنین تجهیزاتی که به تازگی در روسیه محبوبیت پیدا کرده است، به منابع پایان ناپذیر انرژی نیاز است که با پتانسیل کم مشخص می شود. در عین حال، تقریباً از هر منبع آبی می توان انرژی حرارتی را استخراج کرد که می توان از آن به عنوان مخازن طبیعی و مصنوعی، چاه، چاه و ... استفاده کرد. اگر محاسبه و نصب چنین واحد پمپاژی به درستی انجام شود، می تواند برای تامین گرمایش ساختمان های مسکونی و صنعتی در طول زمستان.

عناصر ساختاری و اصل عملکرد

برای پمپ های حرارتی مورد بررسی برای گرمایش خانه، اصل کار شبیه اصل عملکرد تجهیزات تبرید است، فقط برعکس. اگر واحد تبرید بخشی از گرما را از محفظه داخلی خود به بیرون خارج کرده و در نتیجه دما را در آن کاهش دهد، کار پمپ حرارتی خنک کردن محیط و گرم کردن مایع خنک کننده ای است که از طریق لوله های سیستم گرمایشی حرکت می کند. پمپ های حرارتی هوا به آب و پمپ های حرارتی زمین به آب بر اساس یک اصل عمل می کنند، که همچنین از انرژی از منابع کم درجه برای گرم کردن اماکن مسکونی و صنعتی استفاده می کنند.

طرح طراحی پمپ حرارتی آب به آب که در بین دستگاه هایی که از منابع انرژی با پتانسیل پایین استفاده می کنند بیشترین بهره وری را دارد، وجود عناصری مانند:

• مدار خارجی که در طول آن آب از منبع آب خارج می شود.
• مدار داخلی، از طریق خط لوله که مبرد در آن حرکت می کند.
• اواپراتور که در آن مبرد به گاز تبدیل می شود.
• کندانسوری که در آن مبرد گازی دوباره به مایع تبدیل می شود.
• کمپرسوری که برای افزایش فشار مبرد گازی قبل از ورود به کندانسور طراحی شده است.

بنابراین، هیچ چیز پیچیده ای در دستگاه پمپ حرارتی آب به آب وجود ندارد. اگر در نزدیکی خانه یک مخزن طبیعی یا مصنوعی وجود دارد، بهتر است از پمپ حرارتی آب به آب برای گرم کردن ساختمان استفاده کنید که اصل عملکرد و ویژگی های طراحی آن به شرح زیر است.

1. مدار، که یک مبدل حرارتی اولیه است که ضد یخ از طریق آن به گردش در می آید، در پایین مخزن قرار دارد. در این حالت، عمقی که در آن نصب مبدل حرارتی اولیه انجام می شود باید زیر سطح انجماد مخزن باشد. ضد یخ که از مدار اولیه عبور می کند تا دمای 6-8 درجه گرم می شود و سپس به مبدل حرارتی می رسد و گرما را به دیواره های آن می دهد. وظیفه ضد یخ در حال گردش در مدار اولیه انتقال انرژی گرمایی آب به مبرد (فریون) است.
2. در صورتی که طرح عملکرد پمپ حرارتی دریافت و انتقال انرژی حرارتی از آب پمپ شده از چاه زیرزمینی را فراهم کند، از مدار ضد یخ استفاده نمی شود. آب چاه از طریق یک لوله مخصوص از طریق محفظه مبدل حرارتی عبور می کند و در آنجا انرژی حرارتی خود را به مبرد می دهد.
3. مبدل حرارتی برای پمپ های حرارتی مهمترین عنصر طراحی آنها است. این دستگاه متشکل از دو ماژول - اواپراتور و کندانسور است. در اواپراتور، فریون که از طریق لوله مویرگی تامین می شود، شروع به انبساط کرده و به گاز تبدیل می شود. با تماس فریون گازی با دیواره های مبدل حرارتی، انرژی حرارتی کم پتانسیل به مبرد منتقل می شود. فریون شارژ شده با چنین انرژی به کمپرسور وارد می شود.
4. گاز فریون در کمپرسور فشرده می شود که در نتیجه دمای مبرد افزایش می یابد. پس از فشرده سازی در محفظه کمپرسور، فریون وارد ماژول دیگری از مبدل حرارتی - کندانسور می شود.
5. در کندانسور، فریون گازی دوباره به مایع تبدیل می شود و انرژی حرارتی انباشته شده توسط آن به دیواره های ظرفی که مایع خنک کننده در آن قرار دارد منتقل می شود. با ورود به محفظه ماژول دوم مبدل حرارتی، فریون که در حالت گازی است، بر روی دیواره های مخزن متراکم می شود، انرژی حرارتی را به آنها منتقل می کند و سپس در چنین محفظه ای به آب منتقل می شود. اگر فریون در خروجی از اواپراتور دمای 6-8 درجه سانتیگراد داشته باشد، در ورودی به کندانسور پمپ حرارتی آب به آب، با توجه به اصل کار فوق چنین دستگاهی، مقدار آن به 40-70 درجه سانتیگراد می رسد.

بنابراین، اصل عملکرد یک پمپ حرارتی بر این واقعیت استوار است که مبرد هنگام تبدیل به حالت گازی، انرژی حرارتی را از آب می گیرد و هنگام تبدیل به حالت مایع در کندانسور، انرژی انباشته شده را آزاد می کند. محیط مایع - حامل گرمای سیستم گرمایش است.

پمپ های حرارتی هوا به آب و پمپ های حرارتی زمین به آب دقیقاً بر اساس یک اصل کار می کنند، تفاوت فقط در نوع منبعی است که برای تولید انرژی حرارتی کم پتانسیل استفاده می شود. به عبارت دیگر، پمپ حرارتی یک اصل کار دارد که بسته به نوع یا مدل دستگاه تفاوتی ندارد.

میزان کارآمدی خنک کننده سیستم گرمایش توسط پمپ حرارتی تا حد زیادی توسط نوسانات دمای آب - منبع انرژی کم پتانسیل - تعیین می شود. چنین دستگاه هایی هنگام کار با آب از چاه ها کارایی بالایی نشان می دهند، جایی که دمای محیط مایع در طول سال در محدوده 7 تا 12 درجه سانتیگراد است.

پمپ آب به آب یکی از پمپ های حرارتی منبع زمینی است

اصل عملکرد پمپ حرارتی آب به آب که کارایی بالای این تجهیزات را تضمین می کند، امکان استفاده از چنین دستگاه هایی را برای تجهیز سیستم های گرمایشی ساختمان های مسکونی و صنعتی نه تنها در مناطق با زمستان های گرم، بلکه در مناطق شمالی

برای اینکه پمپ حرارتی، که طرح عملکرد آن در بالا توضیح داده شده است، راندمان بالایی را نشان دهد، باید بدانید که چگونه تجهیزات مناسب را انتخاب کنید. بسیار مطلوب است که انتخاب پمپ حرارتی آب به آب (و همچنین "هوا - آب" و "زمین - آب") با مشارکت یک متخصص واجد شرایط و با تجربه انجام شود.

هنگام انتخاب پمپ حرارتی برای گرمایش آب، پارامترهای زیر چنین تجهیزاتی در نظر گرفته می شود:

• بهره وری، که مساحت ساختمان به آن بستگی دارد، گرمایشی که پمپ می تواند ارائه دهد.
• نام تجاری که تجهیزات تحت آن تولید می شود (این پارامتر باید در نظر گرفته شود زیرا شرکت های جدی که محصولات آنها قبلاً توسط بسیاری از مصرف کنندگان قدردانی شده است به قابلیت اطمینان و عملکرد مدل های تولید شده توجه جدی می کنند).
• هزینه انتخابی ترین تجهیزات و نصب آن.

هنگام انتخاب پمپ های حرارتی آب-آب، هوا-آب، آب زیرزمینی، توصیه می شود به وجود گزینه های اضافی برای چنین تجهیزاتی توجه کنید. این به ویژه شامل امکان زیر است:

• کنترل عملکرد تجهیزات در حالت اتوماتیک (پمپ های حرارتی که در این حالت کار می کنند به دلیل داشتن یک کنترل کننده خاص امکان ایجاد شرایط زندگی راحت را در ساختمانی که در آن خدمت می کنند را فراهم می کند؛ تغییر پارامترهای عملکرد و سایر اقدامات برای کنترل پمپ های حرارتی مجهز به کنترلر می تواند انجام شود. استفاده از دستگاه تلفن همراه یا کنترل از راه دور)؛
• استفاده از تجهیزات برای گرم کردن آب در سیستم DHW (به این گزینه توجه کنید زیرا در برخی از مدل های (به خصوص قدیمی) پمپ های حرارتی که کلکتور آنها در آب های آزاد نصب می شود وجود ندارد).

محاسبه توان تجهیزات: قوانین اجرا

قبل از انتخاب یک مدل خاص از یک پمپ حرارتی، لازم است پروژه ای برای سیستم گرمایشی که چنین تجهیزاتی در آن خدمت می کنند، و همچنین محاسبه قدرت آن ایجاد کنید. چنین محاسباتی برای تعیین نیاز واقعی به انرژی حرارتی یک ساختمان با پارامترهای خاص ضروری است. در عین حال تلفات حرارتی در چنین ساختمانی و همچنین وجود مدار DHW در آن باید در نظر گرفته شود.

برای پمپ حرارتی آب به آب، محاسبه توان طبق روش زیر انجام می شود.

• ابتدا مساحت کل ساختمان تعیین می شود که برای گرمایش آن از پمپ حرارتی خریداری شده استفاده می شود.
• با تعیین مساحت ساختمان، می توان قدرت پمپ حرارتی را که قادر به تامین گرمایش است محاسبه کرد. با انجام چنین محاسبه ای، به قانون پایبند باشید: در هر 10 متر مربع. متر مساحت ساختمان به 0.7 کیلووات قدرت پمپ حرارتی نیاز دارد.
• اگر از پمپ حرارتی نیز برای اطمینان از عملکرد سیستم DHW استفاده شود، 15-20٪ به مقدار به دست آمده از قدرت آن اضافه می شود.

محاسبه توان پمپ حرارتی انجام شده طبق روشی که در بالا توضیح داده شد برای ساختمان هایی که ارتفاع سقف آنها از 2.7 متر تجاوز نمی کند، مرتبط است. محاسبات دقیق تر که تمام ویژگی های ساختمان هایی را که قرار است با پمپ حرارتی گرم شوند در نظر می گیرند توسط کارمندان سازمان های تخصصی انجام می شود.

برای پمپ حرارتی هوا به آب، محاسبه توان طبق روشی مشابه انجام می شود، اما با در نظر گرفتن برخی تفاوت های ظریف.

چگونه خودتان یک پمپ حرارتی بسازید

با درک درستی از نحوه عملکرد پمپ حرارتی آب به آب، می توانید چنین دستگاهی را با دستان خود بسازید. در واقع یک پمپ حرارتی خانگی مجموعه ای از دستگاه های فنی آماده است که به درستی انتخاب شده و در یک توالی مشخص به هم متصل شده اند. برای اینکه یک پمپ حرارتی که خودتان انجام می دهید راندمان بالایی را نشان دهد و در حین کار مشکلی ایجاد نکند، لازم است یک محاسبه اولیه از پارامترهای اصلی آن انجام شود. برای این کار می توانید از برنامه ها و ماشین حساب های آنلاین مناسب در وب سایت های سازندگان چنین تجهیزاتی استفاده کنید یا با متخصصان متخصص تماس بگیرید.

بنابراین، برای ساختن یک پمپ حرارتی با دستان خود، باید عناصر تجهیزات آن را با توجه به پارامترهای از پیش محاسبه شده انتخاب کنید و نصب صحیح آنها را انجام دهید.

کمپرسور

کمپرسور پمپ حرارتی خانگی را می توان از یک یخچال قدیمی یا سیستم اسپلیت تهیه کرد و در عین حال به قدرت چنین دستگاهی توجه کرد. مزیت استفاده از کمپرسورهای سیستم های اسپلیت، سطح کم نویز تولید شده در حین کار آنها است.

خازن

به عنوان کندانسور برای پمپ حرارتی خانگی، می توانید از یک سیم پیچ جدا شده از یک یخچال قدیمی استفاده کنید. برخی آن را به تنهایی و با استفاده از لوله کشی یا لوله مخصوص تبرید درست می کنند. به عنوان ظرفی که برای قرار دادن کویل کندانسور در آن قرار می گیرد، می توانید یک مخزن فولادی ضد زنگ با حجم تقریبی 120 لیتر بردارید. برای قرار دادن کلاف در چنین مخزنی ابتدا آن را به دو نیم می کنند و بعد از نصب سیم پیچ آن را جوش می دهند.

محاسبه مساحت آن قبل از انتخاب یا ساخت خود کویل بسیار مهم است. این به فرمول زیر نیاز دارد:

P3 \u003d MT / 0.8PT

پارامترهای استفاده شده در این فرمول عبارتند از:

• МТ توان گرمای تولید شده توسط پمپ حرارتی (کیلووات) است.
• PT تفاوت بین دما در ورودی و خروجی پمپ حرارتی است.

برای جلوگیری از تشکیل حباب های هوا در کندانسور پمپ حرارتی یخچال، ورودی به کویل باید در بالای مخزن و خروجی از آن در پایین باشد.

اواپراتور

به عنوان ظرف اواپراتور می توانید از بشکه پلاستیکی ساده با ظرفیت 127 لیتر با دهانه پهن استفاده کنید. برای ایجاد یک سیم پیچ، مساحتی که به همان روشی که برای کندانسور تعیین می شود، از یک لوله مسی نیز استفاده می شود. در پمپ های حرارتی خانگی، به عنوان یک قاعده، از اواپراتورهای نوع غوطه وری استفاده می شود که در آن فریون مایع از پایین وارد می شود و در بالای سیم پیچ به گاز تبدیل می شود.

با استفاده از لحیم کاری، هنگام ساخت پمپ حرارتی خود، باید ترموستات را نصب کنید، زیرا این عنصر را نمی توان تا دمای بیش از 100 درجه سانتیگراد گرم کرد.

برای تامین آب عناصر یک پمپ حرارتی خود ساخته و همچنین تخلیه آن از لوله های فاضلاب معمولی استفاده می شود.

پمپ های حرارتی آب به آب، در مقایسه با دستگاه های هوا به آب و زمین به آب، از نظر طراحی ساده تر، اما کارآمدتر هستند، بنابراین این نوع تجهیزات اغلب به طور مستقل ساخته می شوند.

مونتاژ پمپ حرارتی خانگی و راه اندازی آن

برای مونتاژ و راه اندازی یک پمپ حرارتی خانگی، به مواد مصرفی و تجهیزات زیر نیاز دارید:

1. دستگاه جوش کاری؛
2. پمپ خلاء (برای بررسی کل سیستم برای خلاء)؛
3. یک سیلندر با فریون که از طریق یک دریچه مخصوص پر می شود (شیر باید از قبل در سیستم نصب شود).
4. سنسورهای دما که بر روی لوله های مویرگی در خروجی کل سیستم و در خروجی اواپراتور نصب می شوند.
5. رله استارت، فیوز، ریل DIN و تابلو برق.

تمام اتصالات جوشکاری و رزوه ای در حین مونتاژ باید با بالاترین کیفیت انجام شود تا از سفتی مطلق سیستمی که فریون از طریق آن حرکت می کند اطمینان حاصل شود.

در صورتی که آب در یک مخزن باز به عنوان منبع انرژی کم پتانسیل عمل کند، علاوه بر این لازم است یک کلکتور ساخته شود که وجود آن بر اصل عملکرد پمپ های حرارتی از این نوع دلالت دارد. اگر قرار است از آب منبع زیرزمینی استفاده شود، لازم است دو حلقه چاه حفر شود که پس از گذشتن از کل سیستم، آب در یکی از آنها تخلیه می شود.

1، میانگین امتیاز: 5,00 از 5)

پمپ حرارتی یک واحد فشرده سازی بخار است که گرما را از منابع گرمایی سرد و با درجه پایین به منابع گرم و با درجه بالا منتقل می کند. گرما به دلیل تراکم و تبخیر مبرد منتقل می شود که اغلب به عنوان فریون استفاده می شود و در یک مدار بسته در گردش است. برقی که پمپ حرارتی از آن کار می کند فقط برای این گردش اجباری استفاده می شود.

اصل کار پمپ حرارتی بر اساس چرخه موسوم به کارنو است که از عملکرد دستگاه های برودتی به خوبی برای شما شناخته شده است. در واقع، یخچال خانگی در آشپزخانه شما نیز یک پمپ حرارتی است. وقتی غذا را داخل آن می‌گذارید، حتی اگر سرد باشد، اما دمای آن باز هم از دمای اتاق یخچال بالاتر است، طبق قانون بقای انرژی، حرارتی که آزاد می‌کنند راه به جایی نمی‌برد. از آنجایی که دمای داخل نباید افزایش یابد، گرما از طریق کوره رادیاتور به بیرون خارج می شود و هوای آشپزخانه را گرم می کند. هر چه مقدار غذای بیشتری را همزمان در یخچال قرار دهید، انتقال حرارت بیشتر خواهد بود.

ساده ترین نسخه پمپ حرارتی یک یخچال باز است که در بیرون با رادیاتور در اتاق قرار می گیرد. اما اجازه دهید یخچال وظایف مستقیم خود را انجام دهد، زیرا در حال حاضر دستگاه های خاصی وجود دارد - پمپ های حرارتی که کارایی بسیار بالاتری دارند. اصل عملکرد آنها بسیار ساده است.

پمپ حرارتی چگونه کار می کند

هر پمپ حرارتی از یک اواپراتور، یک کندانسور، یک انبساط دهنده که فشار را کاهش می دهد و یک کمپرسور که فشار را افزایش می دهد تشکیل شده است. همه این دستگاه ها در یک مدار بسته توسط یک خط لوله متصل می شوند. مبرد که یک گاز خنثی با نقطه جوش بسیار کم است، در لوله ها به گردش در می آید، بنابراین در یک قسمت مدار، سرد، مایع است و در قسمت دوم، گرم، به حالت گازی می رود. نقطه جوش، همانطور که از فیزیک مشخص است، بسته به فشار می تواند متفاوت باشد، در اینجا در این سیستم یک گسترش دهنده و یک کمپرسور وجود دارد.

فرض کنید مایع خنک کننده در خارج از لوله های گذاشته شده در زمین گردش می کند، زیرا دمای آن پایین است، سپس با عبور از آنها، گرم می شود، حتی زمانی که دمای بیرونی فقط حدود 4-5 درجه سانتیگراد باشد. با ورود به اواپراتور که وظیفه مبدل حرارتی را انجام می دهد، خنک کننده گرمای دریافتی را به مدار داخلی سیستم می دهد که با مبرد پر شده است. حتی این گرما برای تبدیل مبرد از حالت مایع به گاز کافی است.

با حرکت بیشتر، گاز به سمت کمپرسور حرکت می کند و در آنجا تحت تأثیر فشار زیاد فشرده می شود و دمای آن افزایش می یابد. پس از داغ شدن، گاز وارد کندانسور می شود که یک مبدل حرارتی نیز می باشد. در آن گرما از گاز داغ به خنک کننده خط لوله برگشت موجود در سیستم گرمایش خانه منتقل می شود. پس از انتشار گرما، گاز خنک می شود و دوباره به حالت مایع تبدیل می شود، در حالی که خنک کننده گرم شده وارد سیستم تامین آب گرم و گرمایش می شود. با عبور از شیر انبساط منبسط کننده، گاز مایع دوباره وارد اواپراتور می شود - چرخه بسته است.

در فصل سرد، پمپ های حرارتی برای گرم کردن خانه و در گرما برای خنک کردن آن کار می کنند. در این حالت ، اصل کار یکسان است ، فقط در تابستان گرما از داخل به خنک کننده وارد می شود و نه از خارج.

ویژگی های طراحی پمپ های حرارتی

در حال حاضر از پمپ های حرارتی در طرح های مختلف استفاده می شود. بنابراین، هنگامی که خانه در کنار یک مخزن قرار دارد، از پمپ چرخه باز استفاده می شود. در این حالت ، مایع خنک کننده ، آب ، وارد مدار باز می شود ، کل چرخه را طی می کند و با خنک شدن مجدداً در مخزن ادغام می شود.

پمپ های زمین گرمایی نوع بسته، مایع خنک کننده - هوا یا آب را از طریق لوله هایی که در اعماق زمین گذاشته شده و در امتداد کف مخزن قرار گرفته اند، پمپ می کنند. چرخه بسته از نظر محیط زیست ایمن تر است. نوع بسته شامل پمپ هایی با مبدل حرارتی عمودی و افقی است که در صورت عدم وجود آب در نزدیکی مورد استفاده قرار می گیرد. پمپ های حرارتی عمودی زمانی استفاده می شوند که مساحت زمینی که خانه در آن قرار دارد کوچک باشد. گاهی اوقات پمپ های عمودی در چاه های حفر شده در نزدیکی نصب می شوند.

محدوده کار برای نصب یک پمپ حرارتی شامل کارهای الکتریکی داخلی، تخمگذار خطوط لوله خارجی و کانال های هوای داخلی است.

مزایای استفاده از پمپ های حرارتی

مزیت اقتصادی استفاده از پمپ های حرارتی واضح است - عملکرد آنها بسیار ارزان است، زیرا برق کمی بیشتر از زمانی که یخچال در حال کار است صرف می شود. قیمت تجهیزات نیز پایین است و همچنین هزینه نصب و راه اندازی. استفاده از پمپ حرارتی به شما امکان می دهد از نگرانی در مورد خرید و ذخیره منابع سوخت، نصب و راه اندازی تجهیزات گرمایشی خلاص شوید، در خانه شما اتاق های اضافی آزاد می شود که قبلاً دیگ بخار در آن قرار داشت.