مضخة الحرارة الحرارية الأرضية افعلها بنفسك لتدفئة المنزل: الجهاز والتصميم والتجميع الذاتي
يمكنك تنظيم التدفئة وإمدادات المياه الساخنة لمنزل خاص بطرق مختلفة، على سبيل المثال، عن طريق الاتصال باتصالات إمدادات الغاز المركزية أو تحويل أنظمة التدفئة إلى استهلاك الكهرباء. هل توافق؟
أو يمكنك تجميع مضخة الحرارة الحرارية الأرضية بيديك واستخدام حرارة الأرض بشكل فعال لتهيئة ظروف معيشية مريحة. بالطبع، هذه عملية كثيفة العمالة إلى حد ما، ولكن بالنسبة لأولئك الذين هم على الأقل على دراية بالتكنولوجيا، فلن يكون الأمر صعبا.
سنتحدث في مقالتنا عن مبادئ التشغيل وأنواع منشآت الطاقة الحرارية الأرضية. سنخبرك بكيفية بناء مضخة حرارية بنفسك من المواد المرتجلة. بالإضافة إلى ذلك، ستجد في المقالة نصيحة الخبراء حول اختيار المجاميع الجغرافية. وستكشف مقاطع الفيديو المنشورة أسرار تركيب وتشغيل مضخات الطاقة الحرارية الأرضية.
محتوى المقال:
كيف تعمل وحدة الطاقة الحرارية الأرضية؟
تعتمد خوارزمية تشغيل المضخة الحرارية الأرضية على نقل الحرارة من مصدر ذو طاقة حرارية منخفضة إلى المبرد. تلعب الأرض هنا دور المبرد في الصيف وتكون مصدرًا نشطًا للحرارة في فصل الشتاء.
يساعد الفرق في درجات حرارة الأرض على تحسين الكفاءة العامة للنظام ويساعد على تقليل تكاليف التشغيل الفعلية.
في الممارسة العملية، يدخل المبرد الحالي إلى خط الأنابيب الموجود في الأرض ويتم تسخينه هناك بعدة درجات. ثم ينتقل التركيب إلى وحدة التبادل الحراري (أو المبخر) وينقل الطاقة الحرارية المتراكمة إلى دائرة النظام الداخلي.
يتم تسخين مادة التبريد العاملة في الدائرة الخارجية في المبخر، وتحويلها إلى غاز وإرسالها إلى الضاغط. هناك ينكمش تحت تأثير الضغط العالي ويصبح أكثر سخونة.
يمر الغاز الساخن إلى جهاز التكثيف وينقل الطاقة الحرارية إلى المبرد العامل للنظام الداخلي المسؤول عن تدفئة المنزل. في نهاية العملية، يعود المبرد، بعد أن فقد حرارته، إلى نقطة البداية في الحالة السائلة.
ما هي أنواع المنشآت الحرارية الأرضية؟
تختلف المضخات الحرارية الأرضية عن بعضها البعض في نوع سائل التبريد على الخطوط الداخلية والخارجية للهيكل. يتم الحصول على طاقة الجهاز من التربة أو الماء (المياه الجوفية أو الخزان الطبيعي المفتوح) أو الهواء.
داخل المباني السكنية، يتم استخدام المورد الحراري لتدفئة الغرف وتسخين المياه وتكييف الهواء.اعتمادًا على مجموعة العناصر والوظائف المستخدمة، يتم تصنيف الأنظمة إلى أنواع: "ماء-أرض"، "ماء-ماء" و"ماء-هواء".
الخيار 1. التجميع باستخدام تكنولوجيا الأرض والمياه
تعد مضخة الأرض إلى الماء واحدة من أكثر خيارات التدفئة البديلة فعالية للمباني السكنية. يتلخص مبدأ عملها في اختيار الطاقة الحرارية من الأرض باستخدام المجسات أو المجمعات ونقلها إلى نظام تسخين المياه المنزلي.
يساعد تركيب خاص على تنفيذ هذه التقنية، ويتكون من مبادل حراري للطاقة الحرارية الأرضية يقع تحت عمق تجميد التربة الفعلي، ومضخة حرارية مباشرة تعمل مثل الثلاجة، فقط في الاتجاه المعاكس (دورة كارنوت العكسية).
كيف يعمل الجهاز
تعمل منشأة "المياه الجوفية"، التي تقوم بتدفئة المباني السكنية باستخدام الحرارة المتجددة التي تنتجها التربة، وفق الخوارزمية التالية:
- يأخذ سائل العمل (المحلول الملحي أو التجمد)، الذي يتحرك على طول دائرة الطاقة الحرارية الأرضية، درجة حرارة التربة ويتم نقله عبر مضخة إلى مبادل حراري - المبخر. هناك يطلق الحرارة المجمعة إلى الفريون، وبعد أن أصبح أكثر برودة بمقدار 2-5 درجة مئوية، يعود إلى نقطة البداية.
- يتبخر الفريون المخصب بالطاقة الحرارية، وبعد أن يتخذ حالة غازية، يدخل إلى وحدة الضاغط. وهناك ترتفع درجة حرارة الغاز بسبب أشكال الضغط والتكثيف.
- يتم نقل الطاقة الحرارية إلى المبرد في نظام التدفئة المنزلية، ويأخذ الفريون مرة أخرى شكل سائل. وينخفض ضغطه بعد مروره عبر صمام التمدد الخاص بالنظام ويعود سائل التبريد إلى المبخر ليحصل على جزء آخر من المورد.
ونتيجة لهذا الإجراء، فإن حجم الطاقة الحرارية المأخوذة من التربة والمنقولة إلى نظام التدفئة في مبنى سكني أكبر بأكثر من 4 مرات من كمية الكهرباء المستهلكة لضمان التشغيل الصحيح لوحدة الضاغط ومضخة الدوران ووحدة التحكم.
ميزة إضافية هي أن النظام لديه القدرة على العمل في الاتجاه المعاكس، أي للتبريد. صحيح أن فقدان الكفاءة يصل إلى 20٪، ولكن هذا يعتبر مبررا، نظرا لقدرة التدفئة العالية للمعدات.
خيارات لوضع أنظمة المياه الجوفية
لإنشاء الكفاف الخارجي لنظام الأرض والمياه، يتم استخدام أنابيب البوليمر عالية القوة ذات الأداء الجيد. يتم وضعها أفقيًا، ويتم وضعها في قاع الحفرة بطريقة تذكرنا بترتيب الاتصالات لمجمعات "الأرضية الدافئة".
عند التثبيت يتم استخدام مساحة 25-50 متر مربع. م لكل كيلووات فردي من طاقة المضخة المثبتة. يتم اختيار عمق الحفرة أسفل خط التجميد، ويتم تحديد الأبعاد الدقيقة ودرجة مد الأنابيب من خلال حسابات إضافية.
لم تعد المناطق التي يتم فيها ترتيب اتصالات أنظمة المياه الأرضية الأرضية تُستخدم لتلبية الاحتياجات الزراعية. يمكن استخدامها لإنشاء حديقة عشبية جميلة أو فراش زهور به نباتات سنوية مزهرة.
يعد التثبيت العمودي أكثر إشكالية ويستلزم استخدام المعدات الاحترافية. في الموقع، باستخدام جهاز الحفر، يتم حفر بئر على عمق يتراوح من 20 إلى 150 مترًا، ويتم إنزال مسبار خاص للطاقة الحرارية الأرضية فيه وتوصيله بمضخة توفر سائل العمل لنظام التدفئة المنزلية.
وتدخل أنابيب السبر الممتدة من الآبار المحفورة إلى بئر التجميع. منه إلى المضخة الحرارية يوجد خطان رئيسيان (إمداد الموارد وإرجاعها) مزودان بطبقة عازلة. يعتمد قطر الخط على الحجم الإجمالي للنظام والغرفة التي تحتاج إلى تسخين. في بعض الأحيان تصل المعلمات إلى 160 ملم.
نظرًا لحقيقة أن درجة حرارة التربة في العمق تكون دائمًا أعلى وأكثر استقرارًا بسبب تأثير قلب الأرض، فإن الطريقة الرأسية لوضع نظام التدفئة تعتبر الأكثر فعالية. إنه يُظهر مستوى عالٍ من الكفاءة ويعمل بشكل موثوق لسنوات عديدة دون أعطال أو أعطال.
الخيار 2. مميزات مضخات تسخين الماء إلى الماء
يستخدم نظام الطاقة الحرارية الأرضية من الماء إلى الماء الطاقة الحرارية لموارد المياه في تشغيله. وهذا ممكن لأنه في أعماق كبيرة تظل درجة حرارة الماء وكذلك التربة مرتفعة جدًا وتحافظ على قيم ثابتة ثابتة على مدار السنة.
لا يوجد فرق هيكلي أساسي بين المضخات الحرارية من الأرض إلى الماء ومن الماء إلى الماء. لكن أقل التكاليف المالية وتكاليف العمالة مطلوبة لمجمع مبني على خزان مفتوح.ليست هناك حاجة إلى أنشطة حفر واسعة النطاق للتثبيت.
تم تجهيز مادة الأنابيب مع المبرد ببساطة بوزن مغمور في الماء ومتصلة بنظام التدفئة المنزلية من خلال توصيل الاتصالات.
ومع ذلك، فإن هذا الخيار ممكن فقط إذا كانت قطعة الأرض قريبة جدًا من الماء وكانت جميع أجزاء الاتصال في النظام تحت سيطرة المالكين. إذا لم يكن هناك إمكانية الوصول إلى المياه المفتوحة، يتم استخدام المياه الجوفية المحتملة.
صحيح أن هذا يستلزم أعمال حفر جادة وبناء هياكل معقدة، على سبيل المثال، بئر إضافي مصمم لتصريف المياه التي تمر عبر وحدة التبادل الحراري.
عادة منشآت الماء إلى الماء يتم تثبيته حيث لا يمكن توصيل الاتصالات المركزية أو استخدام أنواع أخرى من المبردات.
يقول الخبراء أن التدفئة البديلة من هذا النوع فعالة للغاية في المباني الحديثة التي لديها الحد الأدنى من فقدان الحرارة.
إذا كان المنزل معزولًا جيدًا، ومحميًا من المسودات والرطوبة واختراق الهواء البارد، أو تم بناؤه باستخدام تقنيات العزل الحراري الحديثة، فإن تكلفة نظام التدفئة تنخفض بشكل كبير بسبب إمكانية شراء معدات ضخ ذات طاقة أقل بكثير.
الخيار رقم 3. ترتيب أنظمة الهواء والماء
تستخدم المضخة الحرارية الهواء إلى الماء مصدر الطاقة الطبيعية الأكثر سهولة وغير المحدودة والمتجددة - الهواء. تعمل المعدات من خلال المراوح والمبخرات المدمجة في مجمع واحد.
يكون أكثر فعالية عند درجات حرارة تصل إلى -15 درجة مئوية. مع أداء أكثر عدوانية، فإنه يفقد جزءا كبيرا من القوة.
الوحدة مريحة للغاية لأنها لا تتطلب من أصحاب المنزل الخاص أن يكون لديهم معدات خاصة للتركيب وأعمال التركيب المعقدة.
لا يتطلب حفر الأراضي وحفر الآبار وغيرها من الأنشطة كثيفة العمالة. سهل التركيب ولا يأخذ مساحة كبيرة. يمكن أن تعمل بشكل صحيح عند وضعها على سطح غرفة المعيشة.
تشمل المزايا الرئيسية للمعدات التشغيل الصامت تقريبًا وإمكانية إعادة استخدام الحرارة المنبعثة من الغرفة الساخنة في شكل هواء عادم أو ماء أو غاز أو دخان وما إلى ذلك.
يقوم المالكون بصيانة النظام بأنفسهم:
- شفرات المروحة نظيفة وشبكات حماية على وحدة التبخر من الغبار والحطام الصغير وأوراق الشجر؛
- قم بتشحيم الضاغط تركيبة خاصة محددة في تعليمات الشركة المصنعة؛
- تغيير الزيت في وحدات الطاقة (المروحة، الضاغط) بتردد معين؛
- تحقق من سلامة كابل الطاقة مصدر الطاقة والأنابيب النحاسية التي يتم من خلالها توزيع مادة التبريد عبر النظام.
بالإضافة إلى هذه الإجراءات، ينصح مصنعو معدات الضخ العملاء بشدة بمراقبة حالة أجهزة الاستشعار الحرارية التي تعكس تشغيل وحدة التحكم.
يجب مسحها وإزالة الغبار وبقع الزيت بعناية من السطح. سيؤدي هذا إلى إطالة "الحياة" منأنظمة جو-جو وسوف تجعل عملية التشغيل أبسط وأكثر راحة.
كيف تصنع وحدة بيديك؟
بغض النظر عن خيار المورد (الأرض أو الماء أو الهواء) الذي تم اختياره للتدفئة، ستكون هناك حاجة إلى مضخة حتى يعمل النظام بشكل صحيح.
يتكون هذا الجهاز من العناصر التالية:
- وحدة الضاغط (العنصر الوسيط للمجمع)؛
- المبخر، نقل الطاقة ذات الإمكانات المنخفضة إلى المبرد؛
- صمام التحكم، والتي من خلالها يجد المبرد طريقه مرة أخرى إلى المبخر؛
- مكثفحيث يطلق الفريون طاقة حرارية ويتم تبريده إلى درجة حرارته الأصلية.
يمكنك شراء نظام كامل من الشركة المصنعة، ولكن هذا سيكلف مبلغًا لائقًا.عندما لا يكون هناك أموال مجانية في متناول اليد، فإن الأمر يستحق صنع مضخة حرارية بيديك من الأجزاء الموجودة تحت تصرفك، وإذا لزم الأمر، شراء قطع الغيار المفقودة.
عندما يتم اتخاذ قرار صنع المضخة الحرارية الخاصة بك، يجب عليك بالتأكيد التحقق من حالة الأسلاك الكهربائية وعداد الكهرباء في المنزل.
إذا كانت هذه العناصر مهترئة وقديمة، فمن الضروري فحص جميع المناطق وتحديد العيوب المحتملة وإزالتها قبل بدء العمل. بعد ذلك سيعمل النظام بشكل لا تشوبه شائبة فور بدء التشغيل ولن يزعج المالكين بسبب حدوث دوائر قصيرة أو حرائق في الأسلاك أو انقطاع المقابس.
طريقة 1. التجميع من الثلاجة
لتجميع المضخة الحرارية بيديك، قم بإزالة الملف الموجود في الخلف من الثلاجة القديمة. يستخدم هذا الجزء كمكثف ويتم وضعه في حاوية متينة للغاية ومقاومة لدرجات الحرارة القاسية. يتم إرفاق ضاغط يعمل بشكل صحيح به، ويتم استخدام برميل بلاستيكي بسيط كمبخر.
يتم ربط العناصر المحضرة مع بعضها البعض، ومن ثم يتم توصيل الوحدة التي تم إنشاؤها بنظام التدفئة من خلال أنابيب البوليمر ويبدأ تشغيل المعدات.
تم وصف الإرشادات خطوة بخطوة لتجميع المضخة الحرارية من الثلاجة في هذا المقال.
الطريقة رقم 2. مضخة الحرارة من مكيف الهواء
من أجل صنع مضخة حرارية، يتم تعديل مكيف الهواء وإعادة تصميم بعض المكونات الرئيسية. أولاً، يتم تبديل الوحدات الخارجية والداخلية.
لم يتم تثبيت المبخر المسؤول عن نقل الحرارة المنخفضة الدرجة بشكل إضافي، لأنه يقع في الكتلة الداخلية للوحدة، ويقع المكثف الذي ينقل الطاقة الحرارية في الكتلة الخارجية. كل من الهواء والماء مناسبان كمبردات.
إذا لم يكن خيار التثبيت هذا مناسبا، فسيتم تثبيت المكثف في خزان منفصل مصمم للتبادل الحراري الصحيح بين مصدر التدفئة والمبرد.
النظام نفسه مجهز بصمام رباعي الاتجاه. لهذا العمل، عادة ما تتم دعوة متخصص يتمتع بالمهارات المهنية والخبرة في إجراء أحداث من هذا النوع.
في الخيار الثالث، يتم تفكيك مكيف الهواء بالكامل إلى الأجزاء المكونة له، ثم يتم تجميع المضخة منها وفقًا للمخطط التقليدي المقبول عمومًا: المبخر، الضاغط، المكثف. يتم توصيل الجهاز النهائي بمعدات تسخين المنزل ويبدأ استخدامه.
يحتوي الموقع على سلسلة من المقالات حول صنع المضخات الحرارية بيديك، ننصحك بقراءة:
- كيفية صنع مضخة حرارية لتدفئة المنزل بيديك: مبدأ التشغيل ومخططات التجميع
- كيفية صنع مضخة حرارية من الهواء إلى الماء: مخططات الجهاز والتجميع الذاتي
نصائح لاختيار النظام
يعد تركيب المعدات الأرضية إلى المياه أكثر تكلفة من جميع الخيارات الأخرى، لأنه يتطلب حفرًا عميقًا عندما تكون المعدات موجودة عموديًا أو منطقة حرة كبيرة عند وضع الاتصالات أفقيًا.
تحد هذه المعلمات من استخدام النظام وتقلل بشكل كبير من جاذبيته.
تركيب مضخة الماء إلى الماء له أيضًا بعض القيود. إذا كان هناك خزان مياه قريب يمكن الوصول إليه، فيمكنك وضع النظام فيه. وسيتطلب نقص المياه المفتوحة حفر الآبار وآبار الصرف، وهي أيضًا ليست رخيصة.
لا تشكل مضخة الهواء إلى الماء أي مشاكل في التركيب، ويمكن أن تعمل بشكل صحيح حتى في المباني السكنية، ولكن في فصول الشتاء القاسية مع درجات حرارة منخفضة، تنخفض كفاءتها ويلزم وجود مصدر طاقة موازي لدعمها.
لكن، ترتيب التدفئة الحرارية الأرضية ونتيجة لذلك، فإنه يدفع تكاليفه ويبدأ في إنتاج مورد مجاني، مما يسمح للمالكين بالعيش في الظروف الأكثر ملاءمة وممتعة ومريحة، دون إنفاق الكثير من المال على المرافق العامة.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
يُظهر الفيديو بوضوح كيفية تركيب نظام التدفئة المعتمد على معدات التدفئة الحرارية الأرضية من الهواء إلى الماء في منزل كبير مصنوع من كتلة سيليكات الغاز. تم الكشف عن بعض الفروق الدقيقة المثيرة للاهتمام فيما يتعلق بتركيب المعدات وتم الإعلان عن الأرقام الحقيقية لفواتير الخدمات لهذا الشهر.
كيف تعمل معدات المياه الأرضية.وصف تفصيلي من متخصص في تركيب الغلايات الحرارية الأرضية وتوصيات ونصائح مفيدة للحرفيين المنزليين من محترف في مجاله.
يشارك المستخدم الحقيقي للمعدات انطباعاته عن المضخة الحرارية الأرضية.
يخبرنا ميكانيكي محترف كيفية صنع مضخة حرارية في المنزل باستخدام ضاغط قوي وأجزاء أنبوبية للتبادل الحراري. تعليمات مفصلة في وضع خطوة بخطوة.
تعد المضخة الحرارية الأرضية لتدفئة منزل خاص وسيلة ناجحة لخلق ظروف معيشية مريحة حتى في حالة عدم توفر أنظمة اتصالات مركزية ومصادر أكثر تقليدية لموارد الطاقة.
يعتمد اختيار النظام على الموقع الإقليمي للعقار والقدرات المالية للمالكين.
هل لديك خبرة في صنع مضخة الحرارة الحرارية الأرضية؟ يرجى مشاركة المعلومات مع قرائنا واقتراح خيار التجميع الخاص بك. يمكنك ترك التعليقات وإرفاق صور لمنتجاتك محلية الصنع في النموذج أدناه.
شعبنا ليس جاهزًا بعد للحصول على مصدر الطاقة الحرارية الأرضية. يبدو لي أن جميع أنواع المنشآت المرتبطة بطرق مماثلة لتوليد الطاقة تستخدم في أوروبا، حيث تعلم الناس منذ فترة طويلة توفير المال. لكننا بعيدون عن هذا. لسوء الحظ، فإن هذه التقنيات كثيفة العمالة للغاية، فمن الأسهل بكثير الاتصال بخط أنابيب الغاز. والأكثر من ذلك حاول أن تفعل ذلك بنفسك. لا، هذا ليس بالنسبة لنا بعد. على الأقل تعلم كيفية استخدام الألواح الشمسية.
لكنني لا أتفق مع التعليق السابق.ماذا يعني: "شعبنا غير مستعد لمثل هذا المصدر للطاقة"؟ إذا لم يحاول أحد استخدامه، فلن نكون مستعدين أبدًا لأي شيء. هذه الأشياء لا تحدث من تلقاء نفسها. أنا شخصياً سأقوم بإنشاء نظام مائي-هواء وأنا واثق من النجاح. لدي فهم جيد للموضوع ولا أخشى تجربة شيء جديد.
أنا لا أتفق بشكل أساسي مع التعليق الأول. يبدو أن ألكساندر لا يعتقد أنه في روسيا خارج جبال الأورال سيكون من الصعب الاتصال بخط أنابيب الغاز، لأن جميع خطوط أنابيب الغاز تؤدي إلى نفس أوروبا، حيث تعلموا منذ فترة طويلة توفير المال. وبالنظر إلى الارتفاع السنوي في أسعار الفحم والحطب، فقد حان الوقت للتفكير جديا في تركيب مضخة حرارية.
أليكسي، لقد تعلمنا أيضًا في أوروبا لأن الحكومات هناك تدعم بشكل فعال تقنيات توفير الطاقة. على سبيل المثال، قروض بدون فوائد لشراء هذه المعدات. حسنًا، الدعاية موجودة في كل مكان، بالمعنى الإيجابي للكلمة.
ليست هناك حاجة لتوجيه أصابع الاتهام إلى أوروبا. كم تكلفة الغاز هناك؟ كم يكلف هناك؟ طاقة؟ كم تكلفة الفحم هناك؟ وشيء آخر... ما هو دخلهم الشهري بالروبل؟ هذا هو المكان الذي ينبع منه كل شيء.
هنا مثال لمدينة أوغليش. تكلفة كيلوواط من الطاقة الحرارية: حطب البتولا - 2.28 روبل، الغاز الطبيعي - 0.63 روبل، الغاز المسال - 2.02 روبل، الفحم من الدرجة D - 1.11 روبل، الكريات الخفيفة - 1.72 روبل. المضخة الحرارية الأرضية (عند توصيل 1 كيلو واط من الطاقة الكهربائية - 4.5 كيلو واط من الحرارة) - 1.51 روبل. ومع الأخذ في الاعتبار تكلفة العمل والمضخة الحرارية... فلن يتم استرداد التكاليف حتى بعد 10 سنوات. وليس هناك حاجة إلى ضمان لمدة 15 سنة... فكر بنفسك، هل ستظل هذه الشركات (المورد أو المقاول) موجودة خلال 5-10-15 سنة؟ في اقتصادنا، هذا الضمان أشبه باللا شيء.
وجهة نظري هي أنه يمكنك تقديم ضمانات لمدة 100 عام :) هناك استنتاج واحد فقط. جلب الغاز الطبيعي إلى منزلك. حسنًا، أثناء الانتظار (في بعض الأحيان لا تكون هذه العملية سريعة)، قم بتثبيت غلاية الفحم الأوتوماتيكية.
من فضلك قل لي، هل من الممكن تركيب دائرة مضخة حرارية أفقية مباشرة تحت المنزل؟ إذا لم يكن الأمر كذلك، لماذا لا؟
شكرًا لك.
Seryozha، لا يستحق كل هذا العناء، في حالة الأساس بلاطة، سوف تقوم بتجميد منزلك، والرجوع إلى SNP لحساب فقدان الحرارة عبر الأرضية، وإلقاء نظرة على المناطق، ثم الخوض مرة أخرى في مبدأ نقل الطاقة الحرارية من المضخة الحرارية. أعدها حيث حصلت عليها.. هكذا