مضخة حرارة الهواء إلى الهواء: مبدأ التشغيل والتصميم والاختيار والحسابات

هل ترغب في تركيب نظام تسخين بالمسخن الحراري في منزلك، حيث يتم استخدام مضخة حرارة هواء-هواء لتسخين سائل التبريد، مما يوفر توفيرًا كبيرًا في تكاليف التدفئة؟ توافق على أن الحصول على تدفئة كاملة في شركة بالمياه الساخنة مجانًا عمليًا هو مهمة مغرية للغاية.

لكنك لا تعرف كيفية بناء مثل هذا النظام لتدفئة الغرف بطريقة بديلة والحصول على الماء الساخن للاحتياجات المنزلية؟

سنساعدك على حل هذه المشكلة - تتناول المقالة مبدأ تشغيل المضخة وتصميمها. سيتعين على مثل هذا النظام أن ينفق الطاقة فقط على تشغيل الضاغط، وسيتم أخذ الحجم الرئيسي للحرارة ببساطة من الشارع من الغلاف الجوي، والذي لم يُطلب منا بعد دفع المال مقابله.

كما يتم النظر في مزايا تطبيقه في النظام وعيوبه الكبيرة. يتم إيلاء اهتمام خاص لاختيار وحساب المضخة.

ولأولئك الذين يحبون القيام بكل شيء بأيديهم، نقترح بناء مثل هذه المضخة بنفسك، باستخدام المواد المتاحة. وللمساعدة، نقدم مواد فوتوغرافية وتوصيات بالفيديو حول تصميم وتشغيل مضخة تسخين الهواء.

خصائص المضخة الحرارية الهواء إلى الهواء

أي مضخة حرارية تنتمي إلى المعدات من المجال طاقة بديلة. فهو يأخذ الطاقة الحرارية للكتل الهوائية الموجودة في الشارع، من المساحة المحيطة بالداخل، من أجل تدفئة الأشياء السكنية وغير السكنية بها.

ولا يستخدم أي وقود قابل للاحتراق.

مضخة الحرارة الخارجية (تينيسي) الهواء إلى الهواء يشبه مكيف الهواء العاكس، نظام تقسيم من الكتلة الخارجية والداخلية.

ووفقا لمبدأ التشغيل، فهو أشبه بالثلاجة، فقط يعمل "في الاتجاه المعاكس". ولكن على عكس كليهما، فإن هذه المضخة الحرارية قادرة على تبريد وتسخين كتل الهواء في المنزل.

تأخذ المضخة الحرارية طاقة حرارية منخفضة الجودة من الجو الخارجي وتقوم بتسخين هواء الغرفة معها إلى درجات حرارة مريحة

مبدأ التشغيل والهيكل الداخلي

يعتمد تشغيل HP جو-جو على ظاهرة فيزيائية بسيطة للديناميكا الحرارية - عندما يتبخر السائل، فإنه يبرد السطح الذي ينتشر منه. على سبيل المثال، البخار فوق كوب من الشاي الساخن يظهر نفس التأثير.

تعمل الثلاجة العادية على هذا المبدأ. يوجد بداخلها أنابيب يتم من خلالها تدوير مادة التبريد تحت ضغط عالٍ. فهو يأخذ الحرارة من داخل الفريزر، ويصبح أكثر دفئًا قليلاً.

ثم يتم إطلاق الحرارة المجمعة في هواء الغرفة من خلال مبادل حراري (الشبكة الموجودة في الجزء الخلفي من الثلاجة).

في فصل الشتاء، تعمل المضخة الحرارية "هواء-هواء" على تسخين هواء الغرفة، وفي الصيف يمكنها تبريده

ولكي يبرد سائل التبريد إلى درجات حرارة التشغيل، يتم ضغطه في الضاغط. علاوة على ذلك، خلال دورة تشغيل الفريون داخل النظام ضاغط مكثف المبخر يتغير باستمرار من الغازي إلى السائل والعودة.

تعمل المضخة الحرارية لمصدر الهواء بنفس الطريقة تمامًا. فقط يأخذ الحرارة من الشارع وليس من الثلاجة المغلقة. حتى لو كان الجو باردًا في الخارج، فلا يزال هناك الكثير من الطاقة الحرارية في الغلاف الجوي.

لإنتاج الحرارة، تحتاج المضخة الحرارية فقط إلى الطاقة المستهلكة لتشغيل الضاغط. يوضح الرسم البياني بالتفصيل عملية نقل الحرارة

تتكون المضخة الحرارية هواء-هواء من العناصر التالية:

• ضاغط؛
• المبخر مع مروحة الهواء القسري.
• صمام توسع؛
• أنابيب نحاسية لضخ الفريون بين الشارع والمنزل؛
• مكثف بمروحة لتزويد الغرفة بالهواء الساخن.

تشكل العناصر الثلاثة الأولى الوحدة الخارجية، والأخير ينتمي إلى الجزء الداخلي للمضخة الحرارية. تم تصميم الأنابيب النحاسية المعزولة بالحرارة من أجل الحركة المستمرة لسائل التبريد بين وحدات النظام المقسمة هذه.

تحدث حركة الفريون في المضخة الحرارية في حلقة مفرغة، ونتيجة لذلك تنكمش وتتوسع باستمرار

خوارزمية التشغيل لمضخة حرارة الهواء إلى الهواء هي كما يلي:

1. يتم سحب الهواء الخارجي إلى الوحدة الخارجية بواسطة مروحة ويتم دفعه عبر زعانف المبخر الخارجي. يمتص الفريون المنتشر عبر المبادل الحراري الطاقة الحرارية المتوفرة فيه، بينما يتحول إلى الحالة الغازية.
2. ثم يدخل الغاز إلى المكثف، حيث يتم ضغطه. ومن ثم يتم ضخها عبر أنابيب النحاس إلى الوحدة الداخلية.
3. وفي المكثف الموجود بالمنزل، يتحول الغاز مرة أخرى إلى سائل، وينقل الحرارة إلى الهواء الداخلي.
4. ثم يتم تحرير الضغط الزائد من خلال صمام التمدد، ويتم إرسال الفريون السائل مرة أخرى إلى المبخر الأساسي.

تكون درجة حرارة الفريون الداخل إلى الوحدة الخارجية دائمًا أقل من درجة الحرارة المحيطة. ولذلك، فإنه يأخذ دائما الحرارة من الغلاف الجوي.

لكن مستوى "تبريد" سائل التبريد في النظام ثابت، وتتقلب درجة الحرارة الخارجية باستمرار.لهذا السبب، في الصقيع الشديد، يفقد TN فعاليته.

دورة حركة سائل التبريد لمضخة حرارة هواء إلى هواء: 1. يتم ضغطه بواسطة ضاغط، 2. يتكثف في المبادل الحراري، مما يطلق الحرارة، 3. يدخل إلى المبادل الحراري الخارجي على شكل من السائل، 4. يتبخر هناك، ويلتقط الطاقة الحرارية للبيئة الخارجية أثناء التبخر، 5. يعود إلى المكثف مرة أخرى

لزيادة قوة المضخة الحرارية، يتم جعل أسطح المكثف والمبخر كبيرة قدر الإمكان. وللتشغيل دون انقطاع في فصل الشتاء، تم تجهيز المبادل الحراري الخارجي بنظام إزالة الجليد الخاص به.

إيجابيات وسلبيات مضخة حرارة الهواء

كل نظام معقد تقنيا له مزاياه وعيوبه. الكتيبات الإعلانية هي شيء واحد، ولكن في الواقع، يتعرض أصحاب المضخات الحرارية لخطر مواجهة بعض المشاكل.

تعتبر وحدات التدفئة/التبريد من الهواء إلى الهواء مفيدة لعدد من الأسباب.

المزايا الرئيسية تشمل:

• براعه. تسمح لك الأنظمة بتدفئة وتبريد الغرف حسب غرض الغرفة واحتياجاتها والموسم المناخي.
• الحفاظ على البيئة. إنها تجعل من الممكن التوقف تمامًا عن حرق الغاز الطبيعي والفحم والحطب وما إلى ذلك، والتي تلوث البيئة الطبيعية بمنتجات الاحتراق.
• سهل التنصيب. إن تجميع النظام من المكونات المنتجة في المصنع ليس بالأمر الصعب. يمكنك بناء مضخة حرارية بنفسك باستخدام المواد المتاحة.
• السلامة من الحرائق. لا تتضمن عملية توليد الحرارة استخدام الوقود. حتى الاضطرابات في تشغيل التثبيت لن تؤدي إلى نشوب حرائق.
• اقتصادية. إنها جذابة بسبب معامل نقل الحرارة العالي بأقل التكاليف (مقابل 1 كيلوواط من الكهرباء المستهلكة تنتج 4-5 كيلوواط من الحرارة). وبالإضافة إلى ذلك، فإنهم يدفعون ثمن أنفسهم بسرعة.
• القدرة على تحمل التكاليف. تتيح تكلفة الأنظمة المصنعة في المصنع للجميع تقريبًا شراء مضخة حرارية. سيكون التثبيت الذاتي مجانيًا عمليًا.
• سهولة الاستعمال. الجهاز الأكثر تعقيدًا من الناحية الفنية في النظام هو الضاغط، والذي يصعب التعامل مع صيانته. مع الحمل النموذجي للمضخات الحرارية، نادرًا ما تفشل الضواغط قبل الوقت الذي وعدت به الشركة المصنعة.

يكفي تنظيم التدفئة في غرفة واحدة تثبيت نظام الانقساموتعليق وحدة خارجية على الواجهة ومسخن على الحائط الداخلي. لتدفئة عدة غرف، سيتعين عليك تثبيت قنوات توزيع الهواء الساخن.

مقابل كل كيلووات من الكهرباء المستهلكة، تنتج المضخة الحرارية ما يصل إلى خمسة كيلووات من الطاقة الحرارية

يتم التحكم الكامل في المضخة الحرارية هواء-هواء بواسطة أتمتة مدمجة. لن تضطر إلى إيلاء اهتمام خاص لتشغيل هذا النظام وتكوينه. سوف تحتاج فقط إلى تنظيف مرشحات الهواء بانتظام وتغييرها من حين لآخر.

من بين الجوانب السلبية للمضخات الحرارية ما يلي:

• وإن كانت ضئيلة، ولكن لا تزال الضوضاء في الخلفية؛
• الاعتماد المباشر لكفاءة النظام على درجة الحرارة الخارجية؛
• زيادة في استهلاك الطاقة عندما يصبح الجو باردا في الخارج؛
• الغبار معلق باستمرار في الهواء بسبب التشغيل المستمر للمروحة والحمل الحراري للهواء في الغرفة؛
• الاعتماد على مصدر الطاقة (ستكون هناك حاجة إلى مولد للتشغيل دون انقطاع).

في درجات الحرارة الخارجية التي تصل إلى -10 درجة مئوية، يعمل كل شيء بشكل مثالي، والحرارة المأخوذة من الشارع كافية لخلق ظروف مريحة في المنزل. ولكن مع مزيد من التبريد، تنخفض كفاءة مضخة القطع.

إذا تم بناء المنزل الريفي في منطقة ذات مناخ بارد والصقيع الشديد في الشتاء، فلا يمكنك الاستغناء عن غلاية أو مدفأة إضافية.

في المناخات الدافئة، تتواءم المضخة الحرارية بمصدر الهواء مع مهام التدفئة في منزل خاص دون أي مشاكل، ولكن في الصقيع الشديد لن يضر مصدر الحرارة الإضافي

ل ترتيب تسخين الهواء مثل هذه الأنظمة مثالية. الحد الأدنى من استهلاك الطاقة وجهد التركيب ومشاكل الصيانة. لكنهم لا يستطيعون تسخين الماء. للقيام بذلك، سيتعين عليك تثبيت غلاية بالإضافة إلى ذلك أو الاتصال بالشبكات المركزية.

تعتبر مضخات الهواء الحرارية هي الطريقة المثلى لتدفئة المباني المصنوعة من الخشب أو SIP. تتميز هذه المباني بفقدان منخفض للحرارة، كما أن سعة مضخة الهواء الحرارية لتسخينها وفيرة.

في الصيف، يمكن استخدام مضخة حرارة الهواء لتسخين مياه حوض السباحة

الاختلافات الأساسية عن تكييف الهواء

خارجيًا، تشبه مضخة تسخين الهواء إلى الهواء مكيف الهواء المنزلي. ولكن لديها ميزات التصميم المميزة والخصائص التقنية.

الجهاز الأول يستخدم كمصدر رئيسي للتدفئة، ويعمل على مدار السنة. والثاني مخصص أكثر لتبريد الهواء في حرارة الصيف.

وتتمثل المهمة الرئيسية للمضخة الحرارية في التدفئة. ومع ذلك، العديد من النماذج قادرة أيضًا على تبريد الهواء الداخلي. لكن في وضع التشغيل هذا يكونون أدنى بكثير من مكيف الهواء من حيث كفاءة الطاقة. هذه بالأحرى حالة متطرفة لاستخدامها.

في المظهر، مكيف الهواء وسخان الهواء متشابهان، لكن لهما أغراض وخصائص أداء مختلفة تمامًا

ومن ناحية أخرى كثيرة مكيفات الهواء العاكس يمكن تسخين الهواء الداخلي. لكنها تستهلك كهرباء أكثر بكثير من المضخات الحرارية. كل جهاز له غرضه الخاص.

يعد استخدام HP جو-جو في المقام الأول بمثابة تحول إلى مصادر الطاقة المتجددة.

وهذه الأنظمة فعالة من حيث التكلفة، على الرغم من الاستثمار الأولي الكبير للأموال. إن التخفيض في فواتير التدفئة يغطي جميع التكاليف الأولية.

اختيار وحسابات المضخة الحرارية

لن تكون مضخة تسخين الهواء إلى الهواء فعالة إلا إذا تم اختيارها بشكل صحيح. من الضروري حساب قوتها مسبقًا اعتمادًا على المساحة المربعة للمنزل. وعندها فقط انظر إلى أسعار الشركات المصنعة المختلفة.

تستخدم الحسابات معامل كفاءة الطاقة COP (نسبة قوة HP إلى الطاقة المستهلكة).

في ظل "ظروف الاحتباس الحراري" غالبًا ما تصل إلى 4-5 نقاط، وأحدث النماذج تصل إلى 7-8. ومع ذلك، عندما تنخفض درجة الحرارة الخارجية إلى -15-20 درجة مئوية، ينخفض ​​هذا الرقم بشكل حاد إلى درجتين فقط.

تنتج المضخة الحرارية أداء تسخين مثاليًا في درجات حرارة خارجية تصل إلى -10...+10 درجة مئوية، لذا فهي تستهلك ما يصل إلى ¾ من الطاقة الحرارية من الشارع

في حساب تسخين الهواء يجب أن تؤخذ في الاعتبار:

• العزل الحراري وتشمس المباني؛
• مساحة الغرف
• عدد الأشخاص الذين يعيشون في الكوخ؛
• الظروف المناخية العامة للمنطقة التي يقع فيها المنزل.

بالنسبة لمعظم المنازل، هناك حاجة إلى حوالي 0.7 كيلو واط من طاقة المضخة الحرارية لكل عشرة أمتار مربعة. لكن كل شيء هنا تعسفي تمامًا. إذا كانت الأسقف أعلى من 2.7 متر أو كانت الجدران والنوافذ معزولة بشكل سيئ، فستكون هناك حاجة لمزيد من الحرارة.

هناك العديد من الشركات المصنعة للمضخات الحرارية هواء-هواء في كل من آسيا وأوروبا.

الأنظمة لديها مراجعات جيدة من دايكن, ديمبلكس, هيتاشي, فايلان, ميتسوبيشي, فوجيتسو, الناقل, ايرتيك, باناسونيك و توشيبا. يتم تكييف جميع نماذجها تقريبًا مع ظروف التشغيل المحلية وقد أثبتت نفسها بشكل جيد.

حتى مع ارتفاع الجهد، فإنها لا تنكسر وتستمر في العمل بشكل صحيح بعد تشغيل الكهرباء.

يتراوح سعر تشغيل المضخات الحرارية من 90 إلى 450 ألف روبل. هنا، يعتمد الكثير ليس فقط على قوة الوحدة، ولكن أيضًا على الوظائف الإضافية وبلد الصنع.

النماذج المختارة تكمل:

• مرشحات لتنقية الهواء وتطهيره.
• سخانات احتياطية.
• مولدات كهربائية .
• وحدات GSM لإدارة النظام.
• المؤينات والأوزون.

تدل الممارسة على أنه في حالة الصقيع الذي يقل عن -15 درجة مئوية، تصبح الغرف التي يتم تسخينها بواسطة مضخة هواء حرارية فقط باردة. وبدون سخان إضافي، الغرف بصراحة لا رائحة مريحة.

ومع ذلك، في المناطق الجنوبية، حيث تكون هذه الصقيع نادرة، فإن HP فعالة للغاية وأكثر من تبرر الأموال التي تنفق على توفير موارد الطاقة.

محلية الصنع من الثلاجة القديمة

من الصعب جدًا تجميع مضخة حرارة هواء-هواء من الضواغط والمكثفات الفردية دون معرفة هندسية متخصصة. ولكن بالنسبة لغرفة صغيرة أو دفيئة، يمكنك استخدام الثلاجة القديمة.

يمكن صنع أبسط مضخة حرارية للهواء من الثلاجة عن طريق مد مجرى هواء من الشارع إليها وتعليق المروحة على الشبكة الخلفية للمبادل الحراري

للقيام بذلك، تحتاج إلى عمل فتحتين في الباب الأمامي للثلاجة. من خلال الأول، سيدخل هواء الشارع إلى الفريزر، ومن خلال الثاني السفلي، سيتم تفريغه مرة أخرى إلى الشارع.

وفي الوقت نفسه، أثناء مروره عبر الغرفة الداخلية، سيطلق جزءًا من الحرارة الموجودة فيه إلى الفريون.

يمكنك أيضًا تركيب آلة التبريد ببساطة في الحائط مع فتح الباب للخارج، والمبادل الحراري في الخلف داخل الغرفة. ولكن ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أن قوة هذا السخان ستكون صغيرة، وتستهلك الكثير من الكهرباء.

يتم تسخين الهواء الموجود في الغرفة بواسطة مبادل حراري موجود في الجزء الخلفي من الثلاجة. ومع ذلك، لا يمكن لمثل هذه المضخة الحرارية أن تعمل إلا في درجات حرارة خارجية لا تقل عن خمس درجات مئوية.

هذه الأجهزة المنزلية مخصصة للاستخدام الداخلي فقط.

في كوخ كبير، يجب استكمال نظام تدفئة الهواء بمجاري الهواء التي توزع الهواء الدافئ بالتساوي في جميع الغرف

تركيب مضخة حرارة الهواء إلى الهواء أمر بسيط للغاية. من الضروري تثبيت الكتل الخارجية والداخلية، ثم توصيلها ببعضها البعض بدائرة مع سائل التبريد.

يتم تركيب الجزء الأول من النظام في الهواء الطلق: مباشرة على الواجهة أو السطح أو بجوار المبنى. يمكن وضع الثاني في المنزل على السقف أو الجدار.

يوصى بتركيب الوحدة الخارجية على بعد أمتار قليلة من مدخل الكوخ وبعيدًا عن النوافذ، ولا تنسَ الضوضاء التي تصدرها المروحة.

ويتم تركيب الجزء الداخلي بحيث ينتشر تدفق الهواء الدافئ منه بالتساوي في جميع أنحاء الغرفة.

إذا كنت تخطط لتدفئة منزل به عدة غرف في طوابق مختلفة باستخدام مضخة حرارة الهواء إلى الهواء، فسيتعين عليك تثبيت نظام قنوات تهوية الهواء القسري.

ومن الأفضل في هذه الحالة طلب المشروع من مهندس مختص، وإلا فإن قوة المدفأة قد لا تكون كافية لجميع المباني.

يجب أن يكون عداد الكهرباء وجهاز الحماية قادرين على تحمل الأحمال القصوى الناتجة عن المضخة الحرارية. عند حدوث موجة برد مفاجئة في الخارج، يبدأ الضاغط في استهلاك الكهرباء عدة مرات أكثر من المعتاد.

من الأفضل وضع خط إمداد منفصل عن لوحة التوزيع لسخان الهواء هذا.

وينبغي إيلاء اهتمام خاص لتركيب أنابيب الفريون. حتى أدنى الرقائق الموجودة بالداخل يمكن أن تلحق الضرر بمعدات الضاغط.

لا يمكنك الاستغناء عن مهارات لحام النحاس هنا. بشكل عام، يجب أن يعهد بإعادة تعبئة غاز التبريد إلى متخصص لتجنب مشاكل تسرب غاز التبريد لاحقًا.

تم وصف الإرشادات خطوة بخطوة لصنع مضخة حرارية من الثلاجة في هذا المقال.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

مبدأ تشغيل نظام الانقسام الحراري هواء-هواء:

مضخة حرارة الهواء في نظام التدفئة لمنزل من طابقين:

مكيف الهواء العاكس أو مضخة الحرارة الهوائية - أيهما أفضل؟

تعتبر مضخات الحرارة الهواء إلى الهواء أجهزة عالية الكفاءة. فهي سهلة الصيانة ومريحة للاستخدام واقتصادية.

هناك الآن مجموعة كبيرة من الأنظمة المماثلة معروضة للبيع، يمكنك اختيار تركيب التدفئة لأي منزل. تحتاج فقط إلى حساب قوتها بشكل صحيح، ثم ستعمل بفعالية لسنوات عديدة.

ما رأيك في كفاءة وجدوى استخدام المضخات الحرارية الهواء إلى الهواء؟ شارك برأيك واترك تعليقاتك على استخدام الوحدات واطرح الأسئلة. نموذج التعليق موجود أدناه.