المضخة الحرارية لحمام السباحة: معايير الاختيار وقواعد التثبيت
تعتبر المضخات الحرارية بلا شك واحدة من أفضل الاختراعات في مجال أنظمة التدفئة.إنه يجعل من الممكن فعليًا استخراج الطاقة المجانية تقريبًا مباشرة من الهواء، وكذلك من الأرض أو الماء. إذا كنت تستخدم مضخة حرارية لحمام السباحة، فيمكن تقليل تكلفة تسخين المياه بشكل كبير.
سنخبرك بكيفية اختيار النموذج الأمثل لاستخدام الطاقة "الخضراء" لتوليد حرارة تسخين المياه. تصف المقالة المقدمة للمراجعة بالتفصيل مبدأ تشغيل النظام. ستتعلم هنا كيفية تركيب الوحدة وكيفية تشغيلها بشكل صحيح في بيئة منزلية.
محتوى المقال:
كيف تعمل هذه المضخة؟
الطاقة موجودة في كل مكان، حتى في تلك الأجسام التي تبدو باردة للغاية بالنسبة لنا. هذه الطاقة لديها إمكانات منخفضة. تتيح لك المضخات الحرارية استخراجها من البيئة وتحويلها إلى طاقة ذات إمكانات عالية. في هذه الحالة طاقة حرارية يمكن استخدامها للتدفئة.
تعمل المضخات الحرارية، مثل الثلاجات، وفقًا لمبدأ كارنو. تقوم الثلاجة بنقل الطاقة الحرارية من الحجرة إلى المساحة المحيطة بها لخلق تأثير التبريد، بينما تعمل المضخة الحرارية في الاتجاه المعاكس.
يتكون هذا النظام من جزأين رئيسيين - خارجي وداخلي، بينهما ضاغط ومبخر. لذلك، يدور المبرد من خلال نظام الأنابيب الموجودة في الخارج.وفي الوقت نفسه، يمتص الطاقة المتبددة في سمك الأرض أو في الماء أو في الهواء، حسب نوع المضخة.
ثم يمر المبرد عبر غرفة المبخر المملوءة بمادة التبريد (عادة الفريون). يغلي المبرد عند درجة حرارة منخفضة جدًا. بالتسخين عند ملامسته للطاقة الحرارية ذات الإمكانات المنخفضة يتحول إلى حالة غازية ويدخل إلى الضاغط.
هنا يتم تسخين الغاز ونقله إلى المكثف. ثم يبرد سائل التبريد، ويعود إلى الحالة السائلة مرة أخرى، وتذهب الحرارة التي جمعها إلى نظام التدفئة الداخلي، أي إلى نظام التدفئة الداخلي. لنظام التدفئة في المنزل أو في هذه الحالة حمام السباحة. تتكرر الدورة عدة مرات.
بالطبع، لتشغيل مثل هذا النظام، أي وحدات الضخ، ستكون هناك حاجة إلى كمية معينة من الكهرباء، والتي بدون الوصول إليها لن يتمكن النظام من العمل.
لكن كمية الكهرباء التي تحتاجها المضخة الحرارية أقل بحوالي أربع مرات من تكلفة تسخين المياه مباشرة باستخدام السخان الكهربائي. مع استهلاك أقل من 2.5 كيلو واط من الطاقة لتشغيل الكهرباء، يمكن للمضخة الحرارية توليد أكثر من 10 كيلو واط من الطاقة الحرارية.
كيف تختار النظام المناسب؟
ميزات تصميم المضخة الحرارية تجعلها أكثر مقاومة للرطوبة العالية من أي نظام آخر لتسخين المياه. ولكن عليك أن تختار الحق نوع المضخة الحرارية، أي. تحديد مصدر الطاقة الحرارية المنخفضة الدرجة.
كلما كانت درجة الحرارة المحيطة أكثر استقرارًا، زادت كفاءة تشغيل المضخة الحرارية. وتعتبر الأرض الخيار الأفضل في هذا الصدد، إلا أن التنفيذ العملي يتطلب استيفاء عدد من الشروط غير البسيطة.
ستكون هناك حاجة إلى قطعة أرض واسعة وأعمال حفر واسعة النطاق. يجب وضع الأنابيب التي يتم من خلالها تدوير المياه في عمق التربة، والوفاء بهذا المطلب ليس ممكنًا أو مناسبًا دائمًا. نادرا ما تستخدم مضخات الحرارة الأرضية إلى الماء لحمامات السباحة.
تعتبر مضخة تسخين المياه أسهل قليلاً في التركيب، حيث يتم استخدام الماء كمصدر للطاقة. الخيار الأفضل هو المسطحات المائية القريبة: بركة، بحيرة، نهر، إلخ.
ليس كل أصحاب الأراضي لديهم إمكانية الوصول إلى هذه الموارد. الحل الأقل تكلفة للمشكلة هو خفض أنابيب المياه إلى بئر أو بئر. وهذا يعني أنه قد يتعين بناء مصدر مياه إضافي في الموقع.
ستكون هناك حاجة إلى وقت وجهد أقل لتركيب مضخة حرارية تستهلك الطاقة المتبددة في الكتل الهوائية. لتنظيم تبادل الهواء المكثف، يتم استخدام مراوح قوية. ليست هناك حاجة لوضع الأنابيب في الأرض أو حفر بئر جديد.
بالطبع، قد تكون كفاءة تسخين المضخة الحرارية بمصدر الهواء أقل قليلاً من استخدام مصادر طاقة مستقرة مثل الأرض أو الماء.ومع ذلك، للاستخدام خلال الموسم من الربيع إلى الخريف، وليس على مدار السنة، هذا النموذج مثالي. يتم استخدام معظم التجمعات الموجودة في المواقع خلال هذه الفترة.
يمكن أيضًا استخدام المضخة الحرارية مع أنظمة التدفئة الأخرى، مثل التدفئة الكهربائية. لتدفئة المنزل، يتم دمج هذه النماذج في بعض الأحيان مع غلاية غاز أو كهربائية. هذا مناسب بشكل خاص في المناطق ذات المناخ القاسي، لأنه عند درجات حرارة الهواء أقل من -20 درجة، تنخفض كفاءة المضخات الحرارية بشكل حاد.
من سمات أي طراز من المضخات الحرارية الصناعية سعره المرتفع. يمكنك تقليل التكاليف إذا قمت ببناء مثل هذا الجهاز بنفسك. هذه ليست مهمة صعبة للغاية، وقد أكملها العديد من الحرفيين بنجاح. لكن النماذج الصناعية أكثر موثوقية وكفاءة وأسهل في الإدارة.
وفقًا للمراجعات، فإن التكلفة العالية لنموذج المضخة الحرارية الصناعية تؤتي ثمارها خلال العامين الأولين من التشغيل، وأحيانًا خلال بضعة أشهر فقط. في هذه الحالة، من المهم جدًا اختيار طراز تتوافق قوته تمامًا مع الاحتياجات الحرارية للمنشأة.
فقدان الحرارة للكائن
لاختيار المضخة الحرارية المناسبة للطاقة، تحتاج إلى تحديد فقدان الحرارة للمسبح الذي سيتم تركيب الجهاز فيه.
في حالة وجود حمام سباحة، خذ بعين الاعتبار ما يلي:
- المكان الذي يقع فيه المجمع؛
- توافر ودرجة موثوقية المجمع.
- حجم وعاء الاستحمام
- درجة حرارة الماء الأولية
- درجة حرارة الماء المثالية للسباحة.
- وجود عوامل إضافية تؤثر على التغيرات في درجة حرارة الماء: تسخين الهواء في مبنى داخلي، وتكييف الهواء، وما إلى ذلك.
لحساب فقدان الحرارة للهيكل، يوصي بعض الخبراء باستخدام المنهجية المنصوص عليها في DBN V.2.5-67: 2013. يجب أن تكون طاقة المضخة أكبر بنسبة 30% من فقدان الحرارة في حوض السباحة.
هذه الحسابات محددة تماما، فمن الأفضل أن يعهد بها إلى أخصائي. يمكن الحصول على توصيات مفيدة من المتخصصين ذوي الخبرة الذين يقومون بتصنيع أو بيع المضخات الحرارية. عند اختيار مضخة حرارية، ستكون المعلومات حول قوة المبادل الحراري للجهاز مفيدة أيضًا.
يعكس هذا المؤشر استهلاك الطاقة الحرارية لتسخين المياه في حوض السباحة خلال فترة زمنية معينة.
في شكل مبسط، قد تبدو الصيغة كما يلي:
P = 1.16 X ΔT/t X V (كيلوواط)
أين:
- 1.16 – عامل تصحيح فقدان الحرارة؛
- ΔT - عدد الدرجات التي تفصل بين درجة حرارة الماء الأولية والنهائية في حوض السباحة، ºС؛
- ر – مدة تشغيل الجهاز حتى الوصول إلى درجة حرارة الماء المطلوبة، ساعة؛
- V – حجم حوض الاستحمام بالمتر المكعب . م.
وبطبيعة الحال، هذه الصيغة لا تأخذ في الاعتبار عددا من العوامل مثل تأثير التدفئة في حمام السباحة الداخلي، ووجود تكييف الهواء، ووجود العزل، وما إلى ذلك.
ولكن عند اختيار نموذج مناسب لمضخة الحرارة، يمكن أن يكون مثل هذا الحساب مفيدا للغاية.من المفيد أثناء الحسابات أن نأخذ في الاعتبار أن درجة حرارة الهواء المثالية لحمام السباحة الداخلي هي 28 درجة، ودرجة حرارة الماء 24 درجة.
نقاط مهمة عند اختيار المضخة
عند اختيار المضخة الحرارية المناسبة، يجب عليك التركيز ليس فقط على قوتها. هناك عوامل أخرى مهمة أيضًا. على سبيل المثال، هذه هي أبعاد المضخة التي تشبه صندوق معدني كبير.
عادة ما يتم اختيار موقع التثبيت مسبقًا، ويجب عليك التأكد من أن الطراز المحدد سيتناسب بحرية مع ترك مساحة كافية للشخص الذي سيقوم بتثبيت الجهاز وصيانته.
كلما كان الفرق بين درجة حرارة الهواء في الخارج ودرجة حرارة الماء في حمام السباحة أصغر، كلما كان استخدام المضخة الحرارية أكثر فعالية، وكان أداءها أعلى.
يتيح لك التحكم الآلي في بعض الطرز تغيير تشغيل المضخة، مع الأخذ في الاعتبار ليس فقط درجة الحرارة الخارجية، ولكن أيضًا معدل تبريد المياه في المسبح، فضلاً عن قدرة المبنى (إذا كنا كذلك) نتحدث عن حمام سباحة داخلي) للاحتفاظ بالحرارة.
أثناء التشغيل، تهتز المضخة الحرارية وتصدر ضوضاء. كلما كانت الضوضاء أقل في الموقع، كلما كان ذلك أفضل. قبل الشراء، يجب أن تجد طريقة لتقييم مستوى الضوضاء الذي تنتجه نماذج المضخات الحرارية المختلفة.
يمكن أن تتأثر تكلفة الوحدة بشكل كبير بوجود وحدة تحكم أوتوماتيكية. إذا سمحت الأموال، يجب ألا ترفض هذه الإضافة الحديثة والمريحة. أولاً، تعمل الأتمتة على زيادة الراحة عند استخدام الجهاز، حيث لا يتعين عليك تشتيت انتباهك باستمرار لتشغيله أو ضبطه أو إيقاف تشغيله، وما إلى ذلك.
ثانيا، تشغيل الجهاز في الوضع التلقائي يزيد بشكل كبير من عمر الخدمة، أي. حياة. لكن الأعطال لا تزال ممكنة. سيساعد إكمال مستندات الضمان الخاصة بالجهاز بشكل صحيح على تقليل المشكلات المرتبطة بتشغيل المضخة الحرارية.
ومع ذلك، فإن الحصول على نموذج رسمي مع ختم ليس كافيًا. في بعض الأحيان يلتزم البائعون الصمت بشكل متواضع بشأن حقيقة أن إصلاحات الضمان يتم تنفيذها فقط من قبل مؤسسة متخصصة تقع على بعد مائة كيلومتر من موقع تركيب المعدات.
وحدث أيضًا أنه كان لا بد من إرسال الجهاز إلى الخارج لإصلاحه. خدمة الضمان هذه غير مريحة للغاية، لأنها تستغرق أشهرا من الوقت للمالك.
يجب على الحرفيين الذين يشعرون بالراحة مع الإصلاحات البسيطة للأجهزة المنزلية أن يدرسوا مسبقًا ميزات الجهاز للطراز المحدد والوصول إلى قطع الغيار. إذا لم تكن الأجزاء الضرورية متوفرة في مكان قريب، فسيتعين عليك طلبها بشكل خاص، والدفع مقابل أوقات التسليم الطويلة، وما إلى ذلك. الحكمة سوف تساعد على تجنب مثل هذه المشاكل.
إذا كانت تكلفة المضخة الحرارية المصنوعة في المصنع تبدو مرتفعة للغاية، فقد تكون كذلك تجميع بيديك. تم وصف كيفية إنشاء الوحدة من مخلفات المواد عمليًا في المقالة التي نوصي بها.
ميزات تثبيت الجهاز
يعتمد إجراء توصيل المضخة الحرارية لحمام السباحة على ميزات الطراز المحدد. لذلك، قبل البدء في العمل، يجب عليك دراسة تعليمات الشركة المصنعة بعناية واتباع المتطلبات والتوصيات الواردة فيها بدقة. عادة، يتم توفير النماذج الصناعية مجمعة بالفعل ومع مجموعة من المكونات اللازمة للتثبيت.
1- مضخة حرارية للمسبح
2- جهاز التحكم عن بعد
3-مياه نظيفة للمسبح
4- مضخة الدورة الدموية
5- التجاوز (القناة الالتفافية) وصمامات التحكم
6- ماسورة إمداد المياه من حمام السباحة
7- التصفية
أثناء الاتصال، سوف تحتاج إلى تثبيت بضعة أنابيب، وكذلك توفير الطاقة. يتم تركيب السخان في نظام صيانة المسبح بحيث يقع بعد نظام الترشيح وقبل جهاز الكلورة.
من المهم جدًا اختيار المكان المناسب لتثبيت المعدات. عادة مضخة حرارة الهواء إلى الماء إنها وحدة ذات حجم مثير للإعجاب، تذكرنا بالوحدة الخارجية لمكيف الهواء ذو النظام المنفصل.
يجب أن يستوفي موقع تركيب هذه المعدات المتطلبات التالية:
- تهوية جيدة
- عدم وجود عوائق أمام حركة الكتل الهوائية.
- المسافة من النار المفتوحة ومصادر الحرارة الأخرى؛
- الحماية من العوامل البيئية الخارجية: هطول الأمطار، والحطام المتساقط من الأعلى، وما إلى ذلك؛
- إمكانية الوصول للصيانة والإصلاحات اللازمة.
في أغلب الأحيان، يتم تثبيت المضخة الحرارية تحت مظلة. للحصول على حماية إضافية، يمكنك تثبيت بضعة جدران جانبية، لكن لا ينبغي أن تتداخل بأي شكل من الأشكال مع تدفق الهواء الذي تضخه المراوح.
يتم تركيب المضخة على إطار معدني، ويجب أن تكون القاعدة أفقية تماما. سيؤدي ذلك إلى تقليل المشكلات مثل الاهتزاز والضوضاء أثناء تشغيل الجهاز، كما سيحمي الجهاز من التلف.
عند تركيب المضخة الحرارية وتوصيلها بالنظام، من المهم التأكد من نظافة جميع عناصرها. لن يضر فحص السطح الداخلي للأنابيب المستخدمة لإجراء الاتصال.
يجب إغلاق جميع وصلات الأنابيب التي يتم من خلالها تدوير المياه بعناية والتحقق من عدم وجود تسرب. لمنع انتقال الاهتزاز من المضخة الحرارية أثناء تشغيلها إلى بقية النظام، فمن المنطقي التفكير في التوصيل باستخدام خراطيم مرنة.
سيتطلب توفير الطاقة للمضخة الحرارية اهتمامًا خاصًا. ويجب أن تمتثل بشكل كامل لقواعد تركيب المعدات الكهربائية، مع مراعاة جميع متطلبات السلامة من الحرائق.
عادة ما يكون هناك مستوى عالٍ من الرطوبة حول حمام السباحة، وتزداد احتمالية ملامسة المعدات الكهربائية للماء بشكل كبير. لذلك، من الضروري عزل جميع الاتصالات الكهربائية بعناية، بالإضافة إلى حمايتها من الاتصال المحتمل بالرطوبة.
في مخطط توصيل المضخة الحرارية بمصدر الطاقة، من الضروري تضمين مفاتيح أوتوماتيكية مزودة بأجهزة استشعار تستجيب لزيادات درجة الحرارة. ستحتاج أيضًا إلى أجهزة حماية تمنع تسرب التيار.
يجب تأريض جميع المكونات الموصلة. لتوصيل الكابلات، سواء الطاقة أو التحكم، ستحتاج إلى كتل طرفية خاصة. تشير تعليمات الشركة المصنعة عادةً إلى المقطع العرضي المطلوب للكابلات الكهربائية الذي يمكن من خلاله توصيل الجهاز بمصدر الطاقة.
ويجب الالتزام بهذه البيانات. قد يكون المقطع العرضي للكابل أكبر من الموصى به، ولكن ليس أصغر.
مضخة حرارية محلية الصنع - هل من الممكن؟
إذا قمت بإنشاء مضخة حرارية بنفسك، فيمكنك توفير الكثير، ولكن كفاءة هذه الأجهزة أقل إلى حد ما من النماذج المصنعة صناعيا. أولا، يتم تصنيع عناصر المضخة الفردية، ثم يتم دمجها في نظام مشترك. يمكن تصنيع المبخر من خزان بلاستيكي كبير. يتم تثبيت ملف النحاس في الداخل.
لصنع ملف، يمكن لف أنبوب نحاسي بعناية حول أسطوانة غاز أو أي جسم أسطواني آخر مناسب لإعطائها الشكل المطلوب. يتم عمل ملف آخر بنفس الطريقة - للمبخر. يتم وضع هذا العنصر داخل خزان آخر، وهذه المرة ستكون هناك حاجة إلى أعمال لحام معدنية.
يتم شراء الضاغط ببساطة أو إزالته من جهاز آخر، على سبيل المثال، من مكيف الهواء المكسور. عندما تصبح هذه الأجهزة الثلاثة جاهزة، يتم توصيلها بنظام مشترك. ثم يتم شحن الضاغط بمادة التبريد. كل ما تبقى هو توصيل المبخر بمروحة تنفخ الهواء والمكثف بنظام تسخين المياه في المسبح.
أكثر تعقيدًا بشكل ملحوظ في التصميم مضخة حرارة الماء إلى الماء. ويتطلب إنشائه وجود نهر أو خزان طبيعي بالقرب من الموقع، وفي حالة عدم وجودهما يتم حفر الآبار. ومع ذلك، إذا كان من المستحيل الحصول على الطاقة من الهواء لأسباب فنية، فسيكون هذا الخيار مفيدًا أيضًا.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
يتم عرض التجربة العملية لتسخين مياه حمامات السباحة باستخدام المضخات الحرارية في الفيديو التالي:
يتم توضيح مبدأ تشغيل المضخة الحرارية بمصدر الهواء بوضوح هنا:
يقدم هذا الفيديو نظرة عامة مفصلة للغاية عن تشغيل وتصميم نموذج المضخة الحرارية الهواء إلى الماء:
المضخة الحرارية هي وسيلة مريحة وفعالة وصديقة للبيئة لتسخين حمام السباحة. مع الاستخدام السليم، سيتم سداد تكلفة النموذج بسرعة كبيرة، وسيؤدي التثبيت المناسب إلى زيادة عمر الجهاز بشكل كبير.
هل ترغب في مشاركة معلومات مفيدة حول موضوع هذه المقالة؟ ربما تعرف كيفية صنع مضخة حرارية لترتيب حمام سباحة خاص بيديك؟ يرجى كتابة التعليقات في المربع أدناه، وطرح الأسئلة، ومشاركة رأيك والصور الموضوعية.
حسنًا، أنصح، قبل تركيب مضخة حرارية، بحساب ربحية هذا المشروع بشكل كامل. إذا كان بإمكانك الوصول إلى الغاز الرئيسي بتعريفة غير مكلفة، ففي بعض الحالات يكون الأمر أكثر ربحية. نعم، تتمتع المضخة الحرارية بفوائد بيئية، لكن لا تنس التكلفة العالية لكل من المعدات والتركيب. بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز المضخة بضاغط صاخب إلى حد ما، مما يعني إزعاجا إضافيا أو تكاليف عزل الصوت.
لقد فكرت في خيار استخدام مضخة حرارة الهواء لتسخين الداشا، ولكن على عكس مضخات الطاقة الحرارية الأرضية والمياه، فإنها تعتمد بشكل مباشر على درجة الحرارة خارج النافذة. كلما انخفضت درجة الحرارة في الخارج، انخفضت الكفاءة. اتضح أن المعدات تتآكل أكثر وعمر الخدمة أقصر. هذا الخيار مناسب فقط لفصلي الربيع والخريف، وفي فصل الشتاء لا يزال من الأفضل استخدام الغاز أو الكهرباء للتدفئة.