משאבת חום עשה זאת בעצמך: תכונות מעגל, יעילות ותקופת החזר

משאבת חום (HP) היא פתרון חדשני, יעיל, אקולוגי ותקציבי להפקת חום לצרכי אספקת מים חמים (DHW) וחימום. עקרון הפעולה שלו הוא פשוט. המכשיר לוקח חום מסביבות טבעיות (אוויר, אדמה, מים) ומספק אותו למערכת החימום (OS) ולאספקת המים החמים.

נושא החום הפנימי (אמוניה או חומר קירור אחר) לוקח אנרגיה מהסביבה ומעביר אותה למאייד. בו נוזל קירור הופך מנוזל לגז על ידי אידוי. בשלב הבא יורד נפח נושא החום הגזי ולכן הטמפרטורה שלו עולה.

נוזל הקירור החם מסתובב במעבה, שחרור החום ממנו נכנס למערכת החימום של הבית. שסתום ההרחבה מקרר מחדש את הקירור ומתחיל מחזור חום חדש, יוצר מערכת חימום יעילה במיוחד.

דיאגרמות חיבור מקור חימום ויעילות

היעילות של משאבה כזו נקבעת על ידי השוואת כמות האנרגיה המופקת מהמכשיר וכמות החשמל הנצרכת לצרכיו. קודם כל, זה תלוי בטמפרטורה החיצונית. במצב חימום ביצועי המערכת יורדיםכאשר הטמפרטורה בחוץ יורדת. באקלים קר בטמפרטורות הנמוכות ביותר האפשריות, מערכת כזו דורשת חימום גיבוי נוסף כאשר הוא לבדו לא יכול לספק מספיק חום כדי לשמור על הטמפרטורה הסניטרית של האוויר בו החדר.

ישנם מקורות חום שונים למערכות חימום:

• אוויר;
• הקרקע;
• מי תהום.

חישובים פשוטים מראים שאם דוד גז טבעי יעיל מאוד יכול לפעול עם יעילות של 93%, TS "אוויר-אוויר" - ב-180%, ו-TS "מי תהום" יכולים להגיע ליעילות של עד 400%.

משאבות חום מים למים

משאבות מים למים ממירות את האנרגיה המתקבלת ממקורות מים טבעיים למעגל החימום הביתי. מערכות הידרותרמיות משתמשות במי תהום לצרכים של:

• חימום הבניין;
• קירור הבניין;
• אספקת מים חמים ביתית;
• חימום מים לבריכות שחייה.

משאבות מפיקות אנרגיית חום ממי תהום באמצעות קידוחים, מערכות ניקוז ומערכות מים אחרות. האנרגיה המתקבלת דרך מערכת העברת החום ניתנת למים המסתובבים במערכת החימום של הבית. מים צוננים חוזרים לאקוויפר אופק דרך באר הפריקה. היעילות של מערכות הידרותרמיות עם מים HP מובטחת על ידי הטמפרטורה הקבועה של מי התהום לאורך כל השנה, בדרך כלל ברמה של 8-13 C.

תנאים אלו יוצרים מערכת חימום יציבה בעלת ביצועים גבוהים והופכים אותה ללא תלות בתנאי מזג אוויר חיצוניים. לכן, משאבות מים למים הן היעילות ביותר ובעלות מקדם ביצועים קבוע (COP) מובטח. COP מציג את היחס בין אנרגיית החום (ק"ו) לחשמל שצורכת משאבת החום (ק"ו) לצרכים משלו לספק חימום של הבניין.

כאשר הטמפרטורה היא בין 8-13 C וטמפרטורת האספקה ​​היא הוא 35 C, מקדם COP = 5 ÷ 7. במקרה זה, עבור כל קילוואט של אנרגיה חשמלית המושקעת בבקרת HP, נקבל אנרגיה חופשית 5 ÷ 7 ק"ומספיק כדי לשמור על משטר תרמי סניטרי בחדר עם שטח של כ 60 מ"ר.

התעשייה מייצרת מגוון רחב של משאבות מים למים, המשמשות בהצלחה במערכות אספקת חום ו מיזוג אוויר של בניינים צמודי קרקע ורב-דירות נמוכים, כמו גם בתי מלון, בתי ספר, בנייני משרדים ו מתקנים תעשייתיים. מגבלה בשימוש בסוג זה של HP עשויה להיות הזמינות של אישורים להתקנת באר.

יישום מערכות גיאותרמיות לאספקת חום

השימוש באנרגיה גיאותרמית (קרוב לפני השטח) הוא תחום יעיל נוסף של שאיבה. מתחת לפני הקרקע מונחת מערכת צינורות באורך של כ-100 מטר שצוברת את חום הקרקע. מצב הקרקע קובע כמה מערכות גיאותרמיות יש צורך להבטיח את עומס החימום של הבית. במקרה של שטחים גדולים, ניתן להשתמש בחום מקולטים תת-קרקעיים סמוכים מהסקה מחוזית או אספקת מים כחלופה.

מעגל משאבת החום עובד מצוין בקיץ במצב מיזוג אוויר. לאחר איסוף חום מהאדמה, אנרגיה זו נלקחת על ידי המשאבה ומסופקת למערכת החימום הפנימית. משאבות מקור קרקע דורשות השקעה גבוהה יותר בהתקנה מאשר משאבות אוויר, אך הן מספקות כוח חימום קבוע מכיוון שלאדמה יש טמפרטורות קבועות לאורך כל השנה. בדרך זו מובטחת הפקת אנרגיה רציפה.

כיצד להתקין מערכת גיאותרמית? התקנת מערכת גיאותרמית יכולה ללכת לכמה כיוונים:

1. צינורות מחליף החום ממוקמים אופקית, באורך תעלה של מאות מטרים. תוכנית כזו דורשת כמות משמעותית של עבודות עפר ומובילה להפרה של הנוף המקומי. בנוסף, בעתיד חלקת אדמה זו תהיה בעייתית לשימוש עבור שטחים ירוקים רב-שנתיים.
2. צינורות מחליף החום מסודרים אנכית, לולאות עד 10 מטרים. האפשרות גוזלת זמן ויקרה ביותר.
3. צינורות מחליף החום ממוקמים מתחת למים של מאגר הממוקם ליד הבית. האפשרות הזולה ביותר.

יתרונות:

1. אפנון מדחס משתנה אינסופי לסקירה כללית של הקיבולת המנוטרת.
2. צריכת אנרגיה ועלויות מופחתות בהשוואה למשאבות חום קונבנציונליות.
3. יעילות אנרגטית גבוהה.
4. חיי שירות ארוכים יותר הודות לנוהל ההתחלה הרכה.
5. טמפרטורת חימום בשקע עד 60 C.
6. COP> 7.
7. עלויות תפעול נמוכות משמעותית הודות למחזור קירור חכם.

בנוסף לחיסכון משמעותי בעלויות, למערכת הגיאותרמית יש כמה יתרונות נוספים. חום נוצר בטמפרטורה נמוכה יותר מהאוויר הכפוי ופועל באופן רציף, לכן המערכת יציבה יותר, אין לה הפרשי טמפרטורה גדולים.

מערכות גיאותרמיות מתאימות היטב לאוטומציה עם פריקת כוח חימום. כאשר הטמפרטורה בחדר מתאימה לפרמטרים שנקבעו על ידי הצרכן, החום העודף יעבור למשימות אחרות של חילופי אנרגיה, למשל, לחימום מים חמים. תקופת ההחזר האופיינית לרוב המערכות הגיאותרמיות היא 5-10 שנים, אשר דומה לתקופת ההחזר עבור אנרגיה סולארית.

מערכות פיצול אוויר

עבור סוג זה של משאבה, המקור הוא אנרגיה מהאוויר החיצוני. היתרון העיקרי של משאבת חום אוויר בהשוואה לחימום גיאותרמי וחימום מים הוא העלות הנמוכה של התקנה, שכן אין צורך בעבודות חפירה, התקנה והנחת ים עמוקים צינורות חום.

משאבות חום אוויר זמינות להתקנה חיצונית ופנימית, עשויות במערכות מונובלוק או מפוצלות. עבור משאבות אוויר מונובלוק, מחליף חום הלוחות ממוקם ביחידה החיצונית ו אנרגיה מסופקת ליחידה הפנימית דרך צינורות חום מבודדים היטב. עם משאבת חום מפוצלת, מחליף החום ממוקם ביחידה הפנימית כך שהאנרגיה מועברת פנימה דרך נוזל הקירור.

מגבלה אחת: HPs עם מקור אוויר מאבדים יעילות במזג אוויר קר יותר ומפסיקים לעבוד כשהטמפרטורה יורדת מתחת ל-20 מעלות, לכן, עבור אזורים עם טמפרטורה ממוצעת של אוויר קר לא יותר מ-10 מעלות צלזיוס, מערכות כאלה הן הכי מועדף.

חישוב מעגל החימום

הדבר הראשון שצריך לעשות לפני התקנת משאבת חום הוא לחשב את מאזן החום של הבית. זה יאפשר לקבוע את העברת החום הנדרשת כדי להבטיח טמפרטורת הנוחות הנדרשת. בעת גודל המשאבה, יש לקחת בחשבון את הנתונים הבאים:

• ייעוד הבניין;
• שטחו הכולל;
• מספר הקומות, השטח של כל אחת מהן;
• גובה התקרה;
• טמפרטורת החדר הרצויה (חובה);
• קירות (חומר, עובי שכבה);
• סוג ושטח זיגוג כולל;
• נוכחות של מערכת אוורור ומאפייניה;
• דרישת מים חמים, מספר נקודות;
• מחממים וסוגם;
• נוכחות / היעדר קרקע / מים בקרבת מקום;
• נוכחות / היעדר הגבלות על חשמל.

אתה יכול לחשב מראש במהירות את צרכי האנרגיה של הבית שלך באמצעות הנוסחה:

P = V x C x T,

כאשר V הוא נפח הדיור ב-m 3;

C - מקדם בנייה C = 0.75 אם הבית מבודד היטב (RT2005) C מ-0.9 ל-1.3 כאשר הבית מבודד גרוע C = 1.6;

T הוא ההבדל בין הטמפרטורה הנדרשת בבית לבין הטמפרטורה החיצונית הנמוכה ביותר בעונה הקרה עבור האזור הגיאוגרפי של מיקום הבניין.

דוגמה: בית בשטח של 200 מ"ר, גובה של 2.5 מ', ממוקם באזור מוסקבה, הטמפרטורה בתוך החדר היא 20 C, הטמפרטורה החיצונית היא 16 C. P = 200 x 2.5 x 0.9 x (20 - (-16)) = 16200 W

לבית הזה שדורש 16 ק"ו, אנחנו צריכים משאבת חום עם קיבולת של 16 ק"ו עד 20 ק"ו .

ייצור משאבת חום לצרכי בית

זה משתלם ונוח להכין משאבת חום לחימום בית במו ידיך. הסטטיסטיקה טוענת זאת TN עבור בית בשטח של 200 מ"ר ישתלם בשלוש השנים הראשונותוזה לא הגבול, לאור העלות הגוברת של דלק וחשמל. ניתן להוזיל עלויות אלו אם יש אומנים בבית שיכולים להרכיב משאבה מחומרי גרוטאות. בשביל זה תצטרך:

1. מדחס חזק, למשל למזגן. אם אין דבר כזה בבית, אז אתה יכול לאסוף אותו בחנויות למקררים ומזגנים. בשביל זה, תחילה עליך להכין את ההר במקום נוח (בדרך כלל על קיר הבית).
2. קבל, אתה יכול לעשות את זה בעצמך. צור סליל מצינור נחושת בעובי דופן של לפחות 1 מ"מ, אותו יש להניח בגוף מתכת מרותך בגודל מתאים. התקן עליו את הברזים והחיבורים הדרושים. הוא גם ממוקם על הקיר ליד המדחס. על מנת שהסליל יהיה באיכות גבוהה, צינור הנחושת מלופף, למשל, על בלון גז, ומרחק הפנייה לסיבוב קבוע עם פינת אלומיניום. התקנה סופית של הקבל (הלחמת צינור נחושת, שאיבת פריאון וכו') ) עדיף להפקיד אותו בידי איש מקצוע כדי לא לפגוע ב-VT ולא להיפצע במהלך ההרכבה או ההפעלה.
3. מאייד - מיכל להמרת נוזל קירור למצב אדים. הקיטור המתקבל נכנס למדחס, השואב אותו בלחץ למעבה.
4. שסתום מצערת. יש צורך לרכוש, תוך התחשבות בפרמטרים של המשאבה.
5. חיבור רכיבי צינור של התרשים, בהתאם לסוג ההתקנה הנבחר.
6. בדוק את האטימות ההידראולית של מערכות הצנרת על ידי בדיקת לחץ (אוויר או מים).
7. הם בודקים את האמינות של ציוד החשמל בבית.

יתרונות וחסרונות של מקור אספקת חום

היתרונות של משאבות חום:

• חימום חשמלי אידיאלי: ייצור של 4 קילוואט חום בצריכה של 1 קילוואט לצרכי המפעל עצמו.
• עצמאות מדלק יקר (גז, פחם, מזוט).
• מאזן אנרגיה יעיל עם מחממי רצפה או קיר.
• הם תופסים מעט מקום בבית או במרתף.
• עלויות תחזוקה נמוכות.
• הוא משתלב היטב במערכת "הבית החכם".

חסרונות:

• היעילות הכלכלית לאחר בדיקות מעשיות בבתים ישנים לא תמיד תואמת את המוצהר על ידי יצרן הציוד.
• דרישות גבוהות למערכת החימום.
• נוכחות של מיכל אחסון במעגל.
• הטמפרטורה של מקור החום קבועה רק עם מי תהום.
• דגמים רבים מכילים חומר קירור מזיק לאקלים.