كيفية عمل مضخة حرارية في الهواء والماء: الرسوم البيانية للجهاز والتجمع الذاتي

فيما يتعلق بالزيادة المنتظمة في تكلفة المبردات ، أصبحت طرق التدفئة البديلة شائعة. على سبيل المثال ، مضخة حرارية تعمل بالماء والهواء تستخدم طاقة الهواء للتدفئة. لا يتطلب التثبيت مواد استهلاكية باهظة الثمن وسهلة الاستخدام وآمنة.

نظرًا للتكلفة الكبيرة لتجميع المصنع للوحدة ، فإن العديد منهم لديهم مصلحة في البناء المستقل لهذا النظام. سنخبرك بما يحتاجه رئيس المنزل لصنع مضخة حرارية محلية الصنع. هنا ستكتشف المعدات التقنية التي يجب تخزينها.

ملامح النظام الحراري للمياه والهواء

المضخة الحرارية ، التي تخصص هذه المقالة لها ، على عكس التعديلات الأخرى لمثل هذا الجهاز (على وجه الخصوص ، ماء - ماء ومياه التربة) ، ولها مزايا عديدة:

• يوفر الكهرباء
• لن يتطلب التثبيت أعمال الحفر واسعة النطاق والحفر والحصول على تصاريح خاصة ؛
• إذا قمت بتوصيل النظام بألواح شمسية ، يمكنك ضمان استقلاليته الكاملة.

تعد السلامة البيئية من أهم مميزات النظام الحراري الذي يستخرج طاقة الرياح وينقلها إلى المياه.

قبل الشروع في تصميم المضخة ، من الضروري معرفة الحالات التي يكون فيها النظام أكثر فعالية وعندما يكون استخدامها غير عملي.

يمكن استخدام نظام ضخ الحرارة الذي يستخرج الطاقة من كتلة الهواء لتسخين جميع أنواع المبردات المستخدمة في رابطة الدول المستقلة: الماء والهواء والبخار

تفاصيل التطبيق والعمل

تعمل المضخة الحرارية بشكل منتج حصريًا في نطاق درجات الحرارة من -5 إلى +7 درجات.عند درجة حرارة الهواء +7 ، سيولد النظام حرارة أكثر مما هو ضروري ، وبقيمة أقل من -5 لا يكفي للتدفئة. هذا يرجع إلى حقيقة أن الفريون المركّز في الهيكل يغلي عند درجة حرارة -55 درجة.

من الناحية النظرية ، يمكن للنظام توليد الحرارة حتى في الصقيع 30 درجة ، لكنها لن تكون كافية للتدفئة ، لأن ناتج الحرارة يعتمد بشكل مباشر على الفرق بين درجة غليان غاز التبريد ودرجة حرارة الهواء.

لذلك ، لن يعمل هذا النظام لسكان المناطق الشمالية حيث يحدث الطقس البارد في وقت سابق ، وفي منازل المناطق الجنوبية يمكن أن يخدم بشكل فعال عدة شهور باردة.

إذا تم تركيب بطاريات قياسية في الغرفة ، فستعمل المضخة الحرارية بشكل أقل كفاءة. وأفضل ما في الأمر هو أن جهاز الماء والهواء مدمج مع المسخنات ومشعات أخرى بمساحة كبيرة أيضًا أنظمة التدفئة الأرضية"جدران دافئة" من نوع الماء.

أيضًا ، يجب أن تكون الغرفة نفسها معزولة جيدًا من الخارج ، وتحتوي على نوافذ مدمجة متعددة الغرف توفر عزلًا حراريًا أفضل من الخشب أو البلاستيك العادي.

تتفاعل المضخة الحرارية بشكل أفضل مع نظام التسخين السفلي ، والذي لا يتطلب تسخين المبرد فوق 40-45 درجة مئوية

محلية الصنع مضخة حرارية قادرة على تسخين المنازل بشكل فعال حتى 100 متر مربع. م ومضمونة لإعطاء قوة 5 كيلوواط. يجب أن يُفهم أنه لا يمكن سكب الفريون بجودة عالية بما يكفي في هيكل تم إنشاؤه في الظروف المحلية ، لذلك ، يجب على المرء أن يتوقع نقطة غليانه إلى -22 درجة.

جهاز التجميع المنزلي مثالي لتزويد المرآب والدفيئة وغرف المرافق بالحرارة مسبح خاص صغير يتم استخدام النظام عادة كتدفئة إضافية.

غلاية كهربائية أو أي معدات تقليدية أخرى لموسم التدفئة ستكون مطلوبة على أي حال. أثناء الصقيع الشديد (-15-30 درجة) ، يوصى بإيقاف تشغيل المضخة الحرارية لتجنب هدر الكهرباء ، لأنه خلال هذه الفترة لا تزيد كفاءتها عن 10 ٪.

توفر المضخات الحرارية طاقة كافية لتسخين المياه في حمامات السباحة الخاصة الداخلية (+)

مبدأ النظام

مادة العمل في التصميم هي الهواء. من خلال الوحدة الخارجية ، التي يتم تركيبها في الشارع ، يتم ضخ الأكسجين إلى المبخر ، حيث يتفاعل مع المبرد.

يصبح غاز الفريون غازيًا تحت تأثير درجة الحرارة (لأنه يغلي عند -55 درجة) وفي حالة ساخنة يدخل الضاغط تحت الضغط. يقوم الجهاز بضغط الغاز ، وبالتالي زيادة درجة حرارته.

يدخل الفريون الساخن دائرة خزان التخزين (المكثف) ، حيث يتم نقل الحرارة إلى الماء ، والتي يمكن استخدامها فيما بعد لتنظيم التدفئة و FGP. في المكثف ، يفقد الفريون جزءًا فقط من حرارته ، ولا يزال في حالة غازية.

مروراً بالاختناق ، يتم رش غاز التبريد ، ونتيجة لذلك تنخفض درجة حرارته. يصبح الفريون سائلاً ويمر بهذا الشكل إلى المبخر. تتكرر الدورة.

يوضح الشكل بشكل تخطيطي تنفيذ مبدأ المضخة الحرارية الأولية ، مقسومًا على ضاغط وموسع إلى دائرتين - ضغط مرتفع ومنخفض

أولئك الذين يرغبون في البناء بأنفسهم مضخة حرارية من مواد النفايات والمعدات القديمة ، على سبيل المثال ، من ثلاجة قديمة ، ستساعد المعلومات الموضحة في المقالة التي نوصي بها.

بناء مضخة حرارة الهواء إلى الماء

يتكون نظام المضخات الحرارية من أربعة عناصر رئيسية:

• الوحدة الخارجية
• قدرات المبادل الحراري - المبخر ؛
• وحدة ضاغط
• سعة التخزين (مكثف).

خذ بعين الاعتبار ميزات التصميم لكل من الكتل.

تجميع الوحدة الخارجية

لإنشاء كتلة خارجية ، ستحتاج إلى:

• الإسكان. كتلة من نظام منفصل ، غسالة ، معدات عامة أخرى مناسبة تقليديًا ، وأحيانًا يتم بناؤها بشكل مستقل اللحام العناصر المعدنية. من المهم معالجة المعدن بطلاء مضاد للتآكل من نوع المسحوق بعد التجميع.
• المروحة. يمكن استعارة المنتج من العمل القديم أنظمة تكييف الهواء أو الشراء بشكل منفصل.

يجب أن يحتوي طراز المروحة على شفرات بلاستيكية عريضة ، ويفضل أن يكون مزودًا بمحرك قابل للفصل ، حتى يتمكن من توصيله بجهاز الاستشعار.

لتجميع الوحدة الخارجية ، تحتاج إلى علبة ومروحة من تحت نظام تكييف الهواء. معلمات الكتلة التقريبية - 75x85x30 سم

في الوحدة الخارجية ، يمكنك تثبيت المبخر والعناصر المساعدة لتشغيله ، ولكن من المستحسن وضع هذه الأجزاء في حالة منفصلة.

ركب الوحدة الخارجية على مسافة 2-10 متر من المنزل. من المهم بناء أساس تحته ووضع مظلة لحماية الهيكل من هطول الأمطار. من الضروري أيضًا تثبيت الشبكة أمام المروحة لتجنب الأوساخ والحطام والأوراق من دخول ريش المروحة والأنابيب.

بالإضافة إلى ذلك ، من المستحسن تركيب سخانات تحمي الجدران والألواح الجانبية من الجليد. في هذه الحالة ، لا يلزم تسخين إضافي للسكن. يجب أن يكون مكان تركيب الوحدة جيد التهوية ، بعيدًا عن مصادر اللهب المكشوف.

وحدة مبخر حراري

يمكن شراء المبخر جاهزًا باستخدام خدمات الموردين على الشبكة ، أو يتم إنشاؤه بشكل مستقل. للقيام بذلك ، تحتاج إلى خزان سعة 80 لترًا وسلك نحاسي بقطر 10 مم وسمك 1 مم على الأقل.

يتم حساب الطول بشكل فردي مع مراعاة الطاقة المطلوبة. بالنسبة لجهاز بقدرة 5 كيلوواط ، يمكنك أخذ 10 أمتار ، وسيحدث تسخين وتداول الفريون في المبخر ، وكذلك الاتصال بالهواء.

لإنشاء مبادل حراري ، تحتاج إلى تصميم ملف. لهذا ، يتم لف السلك حول أنبوب سميك الجدران بقطر لا يتجاوز عرض الخزان. من المهم ترك شرائح بارزة تتجاوز ارتفاع الغلاف. ستكون هناك حاجة لتوصيل الملف بعناصر أخرى من النظام - الضاغط وخزان التخزين.

لإنشاء ملف ، يتم لف أنبوب نحاسي بجدران حوالي 1 مم حول أسطوانة غاز أو أنبوب أو زجاجة بلاستيكية مملوءة بالماء

يتم قطع تركيبتين لتوصيل خطوط الأنابيب في الجسم ، ويتم إنشاء موصلات لمخرج الأسلاك. يتم إغلاق المركبات. اربط الهيكل النهائي باستخدام أقواس على شكل L.

من المستحسن أيضًا تثبيت مرحل تذويب على المبخر ، حيث سيتم تدوير الهواء في الخزان ، وتكون درجة حرارته سالبة.في هذه الحالة ، يمكن أن يؤدي تراكم التكثيف في النظام إلى تجمد المبخر. أيضا ، من أجل استبعاد تكوين الرطوبة ، يمكن إدخال مجفف مرشح في النظام.

قواعد تثبيت الضاغط

لتثبيت الضاغط ، ستحتاج إلى مبيت منفصل مع عزل الصوت والاهتزاز ، حيث أن جميع تعديلات الجهاز تقريبًا تكون صاخبة أثناء التشغيل. يمكنك أخذ ضاغط مستعمل من تحت الثلاجة أو مكيف أو شراء موديل جديد.

الأنواع التالية من الضواغط مناسبة لمضخات الحرارة:

1. الروتاري تعتبر الضواغط هي الأقل تكلفة ، ولكن لها عدد من العيوب - فهي تصدر ضوضاء ، وكفاءة منخفضة وتستمر من 8 إلى 10 سنوات.
2. حلزوني يتم تثبيت التعديلات في جميع الموديلات الحديثة لمكيفات الهواء والثلاجات. إنها متينة (15-20 سنة) ، بلا ضوضاء ، فعالة ، ولكن لها تكلفة عالية.
3. مكبس يتم تثبيت النماذج بشكل رئيسي على الثلاجات الصناعية. تتمتع المنتجات بكفاءة جيدة ودائمة (15-20 سنة) ، ولكنها صاخبة للغاية ومكلفة.

لمضخة حرارية ، يجب اختيار ضاغط أحادي الطور. قبل الشراء ، من المهم معرفة نوع الفريون الذي يعمل معه الجهاز. من المستحسن شراء نموذج يعمل على R22 ، ويفضل أن يكون على R422. من الأسهل العمل مع مبرد من هذا النوع أكثر من أي نوع آخر من الفريون.

يتم توصيل الضاغط عن طريق الأنابيب إلى وحدة المبخر والمكثف. بفضل الجهاز ، يزيد الفريون من درجة حرارته.

تصميم سعة التخزين (مكثف)

لصنع مكثف ، تحتاج إلى غلاف من تحت غلاية سعة 100 لتر أو أي خزان آخر غير قابل للصدأ من نفس الحجم. هناك حاجة أيضًا إلى ملف مصنوع من أنبوب نحاسي. في مضخة 5 كيلو واط ، يمكنك أخذ سلك بطول 12 مترًا. يمر الفريون الساخن عبر أنبوب الملف ، والذي يتم من خلاله تسخين الماء.

الخطوة رقم 1: إنشاء ملف

لتصنيع الملف ، تحتاج إلى سلك نحاسي بقطر لا يقل عن 26 مم وسمك جدار 1 مم. يجب أن يجرح على أنبوب به مقطع عرضي أصغر من الخزان.

يجب أن يتطابق ارتفاع اللولب مع ارتفاع الغلاف. من المهم ترك منافذ الأنابيب خارج الخزان حتى تتمكن من توصيل الملف بالمبخر والضاغط.

الخطوة رقم 2: إعداد القضية

لتثبيت الملف ، يجب قطع الخزان. فوق وتحت ، تحتاج إلى إنشاء ثقوب لمخارج الأسلاك النحاسية ، بالإضافة إلى قطع حجيرات إضافية لتركيب تركيبتين ، أحدهما مصمم للخروج من الماء ، والآخر لدخوله. بعد القيام بالإجراءات ، يجب إغلاق الخزان.

يمكن شراء ضاغط المبادل الحراري بشكل منفصل في شكل تصميم نهائي. باستخدام جهاز تم تجميعه في المصنع ، يمكنك زيادة قوة وكفاءة التثبيت.

من المقرر إيقاف تشغيل المبرد المسمى R22 وفقًا للوائح مونتريال بحلول عام 2030. لملء النظام ، من الأفضل استخدام بديله - R422 المبرد

توصيل الوحدة الخارجية بالمبخر

لتوصيل الوحدة الخارجية والمبخر ، يلزم وجود أنبوبين بولي إيثيلين PND 32. سوف يمر الهواء عبر أنبوب ويخرج من خلال أنبوب آخر.

يمكن دفن الأنابيب في الأرض ، بعد إضافة أي مادة رملية إلى الخندق ، أو تركها على السطح إذا كان الغلاف الخارجي يقع بالقرب من المنزل.

اتصال المبخر والضاغط وخزان

يدور الفريون في هذا النظام. لتوصيل الملفات مع الضاغط والخانق ، من الضروري الاتصال بالمتخصصين في معدات التبريد. سيكون من الصعب على الشخص الذي ليس لديه خبرة في أعمال اللحام ، حتى مع الأدوات والمواد ، أن يدمج جميع العناصر بشكل صحيح في نظام واحد لضمان أعمال البناء.

علاوة على ذلك ، ستكون هناك حاجة إلى العديد من المواد الإضافية - أنابيب بأقطار مختلفة وتعديلات مختلفة صنابير الصرفصمامات حفر الهواء وصمامات الأمان ومقاطع الأنابيب والمشابك قواطع الأنابيب لقطع أجزاء من خط الأنابيب.

سوف تكون هناك حاجة إلى أجهزة متخصصة أخرى متوفرة في أي ورشة لإصلاح الثلاجات ومكيفات الهواء.

يتم أيضًا إجراء حقن عالي الجودة للفريون باستخدام معدات خاصة. لذلك ، لدمج المبادلات الحرارية ، الضاغط والخانق في نظام العمل ، من الأفضل اللجوء إلى المحترفين.

تنفيذ نظام إدارة التثبيت

لمراقبة ضغط ودرجة حرارة الفريون ، يمكنك استخدام لوحة مع شاشة من تحت أي مكيف هواء. في عملية اللحام بمساعدة المتخصصين ، يمكن تنفيذ التصميم بشكل صحيح في التثبيت.

من الممكن أيضًا توصيل جهاز خاص - مستشعر دوران المروحة. ينظم سرعة دوران الشفرات ، ويؤتمت أيضًا سرعة مضخة دوران الفريون.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك ضبط مؤقت ، بادئ كهربائيجهاز حماية الضاغط من الحرارة الزائدة. يمكن شراء جميع هذه الأجزاء من محلات الإصلاح أو سوق قطع الغيار.

حساب قوة مضخة حرارة الماء والهواء

لغرف التدفئة بمساحة 100 متر مربع. م بحاجة إلى مضخة حرارية أكبر. يمكن حساب الطاقة المطلوبة للتثبيت تقريبًا باستخدام الجدول:

ستساعد هذه الجداول على حساب مساحة الملف لإنشاء تثبيت قوة معينة

لتحديد الطاقة التي يجب أن يتمتع بها الضاغط ، والأقطار التي يجب استخدامها ، والبيانات المهمة الأخرى عند تصميم مضخة حرارة الماء والهواء ، تحتاج إلى اللجوء إلى إحدى الطرق التالية:

• استخدم الآلات الحاسبة على الإنترنت المنشورة على مواقع ويب الشركات المصنعة للمبادلات الحرارية.
• تطبيق البرنامج Coolpack 1,46, كوبلاند.
• دعوة أخصائي يقوم بإجراء القياسات والحسابات اللازمة.

منطقة لفائف المكثف (PZK) يمكن حسابها بالصيغة:

PZK = M / 0.8DT ،

حيث M هي قدرة الوحدة بالكيلوواط ؛ 0.8 - معامل التوصيل الحراري عند ملامسة الماء والنحاس ؛ DT هو فرق درجة الحرارة بين الهواء الداخل والخارج في النظام.

معلمات المضخة الحرارية أعلاه مناسبة للغرف التي تصل إلى 100 متر مربع. أمتار. قوة التثبيت 5 كيلو واط. إذا قمت بشراء مبادلات حرارية خاصة ، فمن الممكن زيادة قدرة التثبيت حتى 10-15 كيلو واط.

يوضح الشكل نظامًا يتم فيه دمج المبادلات الحرارية ، والضاغط ، والخانق في خزان واحد. يستخدم التصميم مبادلات حرارية للمصنع (+)

خدمة تركيب محلية الصنع

للتشغيل عالي الجودة ، تحتاج المضخة الحرارية إلى صيانة إضافية. إذا كنت تستخدم الجهاز في فصل الشتاء (نظرًا لعدم وجود تدفئة إضافية مثبتة في العلبة) ، فسيتعين تسخين الوحدة بشكل دوري ، حيث ستتشكل قشرة جليدية على سطحها.

من الضروري أيضًا بشكل دوري:

• تنظيف شفرات المروحة من الحطام - الأوراق والغبار والأوساخ والثلج ، إلخ.
• قم بتزييت الضاغط وفقًا لتعليماته.
• قم بتغيير الزيت في الضاغط والمروحة.

بالإضافة إلى ذلك ، من أجل الأداء الطبيعي للنظام ، من الضروري التحقق بانتظام من سلامة خط أنابيب النحاس وكابل الطاقة الذي يزود الضاغط والمروحة والأجهزة الأخرى.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

سيطلعك الفيديو التالي على مبدأ التشغيل وتصميم مضخة حرارية تعالج طاقة الرياح:

تعد مضخة تسخين الهواء والمياه المنزلية الصنع واحدة من أكثر الأجهزة كفاءة ومنخفضة التكلفة للتدفئة الإضافية للمنازل. يمكن لأي شخص إنشاء هذا النظام وتثبيته.

يرجى كتابة التعليقات في الكتلة أدناه. ربما لديك معلومات وصور مثيرة للاهتمام حول موضوع المقال؟ اطرح أسئلة ، شارك آرائك ونصائحك الخاصة المفيدة لزوار الموقع.