كيف تصنع مضخة حرارية بيديك

المضخة الحرارية شيء مثير للاهتمام ، لكنها مكلفة. تتراوح التكلفة التقريبية للمعدات + أجهزة الدوائر الخارجية من 300 دولار إلى 1000 دولار لكل 1 كيلوواط من الطاقة. من خلال معرفة "براعة" الشعب الروسي ، من السهل افتراض أن أكثر من مضخة حرارية يدوية الصنع تعمل في مساحة وطننا الشاسع والمتنوع. في أغلب الأحيان ، توجد أجهزة منزلية تم تصنيعها بواسطة "ثلاجات". وهذا أمر مفهوم ، لأن المضخة الحرارية والمجمد يعملان وفقًا لنفس المبدأ ، كل ما في الأمر أن نظام محطات التدفئة يركز على تجميع الحرارة ، وليس إزالتها ، ويستخدم الضاغط بقوة أعلى.

اقرأ عن كيفية عملها هنا.

ما يمكن أن يكون مصدر حرارة لمضخة حرارية

يمكن أخذ الحرارة لتدفئة الغرفة من الهواء الخارجي. ولكن هنا ستنشأ صعوبات في التشغيل حتمًا: تقلبات درجات الحرارة ، حتى في المتوسط ​​يوميًا ، كبيرة جدًا ، ناهيك عن حقيقة أن المضخة الحرارية تُظهر كفاءة طبيعية عند درجات حرارة أعلى من 0 درجة مئوية ، وكم عدد المناطق التي لدينا مثل هذه الصورة في الشتاء ؟ في الربيع ، وحتى ذلك الحين ليس مبكرًا ، وليس في جميع أنحاء الإقليم ، وليس طوال الوقت.

يمكن أن تكون أي بيئة مصدرًا للحرارة لمنزلك الذي يتم تسخينه بمضخة الحرارة

يبدو مصدر الحرارة الموجود في الماء أكثر قبولًا. إذا كان هناك نهر أو بحيرة أو بركة قريبة من عمق لائق ، فهذا شيء رائع: يمكنك ببساطة إغراق خط الأنابيب. من المهم فقط ألا يصطاد الصيادون مع الحمير هناك.

هناك خيار آخر جيد وهو البئر ، ولكن هناك احتمال أن ينخفض ​​مستوى المياه وسيتعين عليك البحث عن مصدر آخر. لكن حتى الآن كل شيء على ما يرام ، سيعمل بشكل جيد: متوسط ​​درجة حرارة الماء في الآفاق الجوفية هو 5-7 درجة مئوية. هذا أكثر من كافٍ لتشغيل المضخة الحرارية.

قد تتفاجأ ، ولكن يمكنك أيضًا استخدام نظام الصرف الصحي - درجات الحرارة هناك أعلى من درجة حرارة الآبار. يمكن وضع خط الأنابيب في بالوعة أو بئر ، ولكن بشرط أن يتم تغطيته بالماء في جميع الأوقات. ويجب أن يكون الأنبوب مقاومًا كيميائيًا.

يعد المجمع الأفقي تحت الأرض مهمة شاقة للغاية: سيكون من الضروري إزالة التربة من عدة مئات من الأمتار المربعة إلى عمق تحت نقطة التجمد. هذه أحجام كبيرة جدًا لا يمكن إتقانها بمفردها أو حتى مع مساعد. وكما أظهرت الممارسة ، فإن مثل هذه الأنظمة غير فعالة في ظروفنا المناخية: فالشتاء شديد القسوة.

مع المجمعات العمودية ، الأمور ليست أفضل - لن تتمكن من الاستغناء عن معدات الحفر بصعوبة. يعتمد عدد الآبار وعمقها على التربة: نطاق إزالة الحرارة الممكنة من متر من البئر كبير جدًا. من 25 وات / م في الأنقاض الجافة والتربة الرملية ، حتى 80-85 وات / م في الحجر المسحوق الرطب والتربة الرملية أو الجرانيت. وعليه يكون الفرق في أطوال الآبار 3 مرات فأكثر.

فيما يلي رسم تخطيطي لتدفئة منزل بمضخة حرارية. عند استخدام بئرين ، كما في المثال الموصوف ، وفي حالة عدم وجود حلقة مغلقة ، يجب ألا تقل المسافة بين البئرين عن 20 مترًا. وتحتاج إلى مراعاة اتجاه التدفق حتى لا يخفض الماء البارد من المضخة درجة الحرارة في بئر "المتبرع"

في المثال الموصوف لمضخة حرارية محلية الصنع ، يكون مصدر الحرارة عبارة عن بئر ذات معدل تدفق مياه جيد. تصل المياه بسرعة كبيرة بحيث تغطي الاستهلاك للاحتياجات المنزلية وتكفي لنقل كمية الحرارة المطلوبة (تم حساب معدل تدفق المياه المطلوب وتم اختيار المضخة وفقًا لذلك). لكن مصدر الحرارة لهذا التعديل يمكن أن يكون أيًا من المصادر المذكورة أعلاه ، باستثناء الهواء.بعد تحديد مصدر الحرارة ، سيكون من الممكن عمل مضخة حرارية لتدفئة المنزل.

أنواع المضخات الحرارية

لكي تفهم بوضوح ما هي المضخة الحرارية ، عليك أن تعرف ما هو الناقل الحراري لها على ملامح هيكلها خارج المنزل وداخله. هذه المبردات تصنف هذا الجهاز.

الماء والهواء

أكثر أنظمة التدفئة كفاءة هي أنظمة الماء والماء. تعود هذه الكفاءة إلى حقيقة أن درجة حرارة المياه المستخدمة في الأعماق البعيدة ثابتة ولها مؤشرات عالية إلى حد ما. للحصول على الطاقة من هذا النوع من المصادر ، يمكنهم استخدام:

• الآبار والآبار التي يتم من خلالها ضخ المياه الجوفية ؛
• المسطحات المائية المفتوحة ، والتي تشمل الأنهار والبحيرات ؛
• مياه الصرف الصحي التي تم استخدامها في الصناعة للتكنولوجيا.

تتطلب المضخة الحرارية التي تستخدم الطاقة المستخرجة من خزان مفتوح أقل تكلفة. في هذه الحالة ، سوف تحتاج إلى تحميل الأنابيب بسائل تبريد وخفضها في الماء. في حالة المياه الجوفية ، يتم استخدام هيكل أكثر تكلفة ، لأن تنفيذه أصعب بالفعل. لتفريغ المياه ، تحتاج إلى بناء بئر. سوف يمر هذا الماء من خلال المبادل الحراري.

دائرة الهواء إلى الماء أو الهواء

تجمع المضخة الحرارية من الهواء إلى الماء بين الإيجابيات والسلبيات. وتشمل المزايا عدم جدوى تطوير الآبار ذات العمق الكبير والعمل المرتبط بتنظيف التربة. عيب هذه الأجهزة هو قوتها المنخفضة في موسم البرد ، مما يؤثر على أدنى كفاءة لها بين الموديلات الأخرى. لاستخدام هذا الجهاز ، يلزم تركيب المعدات المناسبة على سطح المنزل.

مضخة حرارة مصدر الهواء

يمكن أن تعزى ميزة هذا التصميم إلى قدرته على إعادة استخدام الحرارة الخارجة من المبنى ، والتي تقوم بتسخين المضخة الحرارية على شكل دخان أو ماء أو هواء. في فصل الشتاء ، ستكون هناك حاجة إلى تدفئة بديلة للقضاء على نقص الحرارة.

المياه الجوفية

تعتبر المضخة الحرارية من هذا النوع أيضًا مصدرًا فعالًا جدًا للطاقة للتدفئة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الحرارة التي يتم الحصول عليها من الأرض بعمق 5 أمتار لها قيم ثابتة في درجة الحرارة ولا تتأثر بالتغيرات في الظروف الجوية على سطح الأرض. في الدائرة الخارجية ، المبرد عبارة عن تركيبة آمنة خاصة تسمى محلول ملحي ، وهي آمنة من وجهة نظر بيئية.

يمكن أن تكون الدائرة الخارجية المستخدمة لهذا النوع من المضخات الحرارية من النوع الأفقي أو الرأسي.

يجب أن تكون الأنابيب المستخدمة لهذا النظام من البلاستيك. يتطلب التنفيذ الأفقي مساحة كبيرة من الأرض. بعد وضع الأنابيب تحت الأرض ، لا يمكن استخدام قطعة الأرض هذه لتلبية الاحتياجات الزراعية.

يُسمح بزراعة العشب أو النباتات من نفس العمر. من أجل التنفيذ الرأسي ، سيكون من الضروري تطوير العديد من الآبار ، يتراوح عمقها من 50 إلى 150 مترًا ، نظرًا لأن التربة عند هذا العمق تتمتع بدرجة حرارة ثابتة وعالية. مثل هذا الجهاز يسمى المضخة الحرارية الأرضية. لنقل الطاقة من هذه الأعماق ، يتم استخدام مجسات خاصة.

من تجربة تشغيل مضخة حرارية افعلها بنفسك

كما أوضحت الممارسة ، فإن أداء الخيار المعروض منخفض: 2.6-2.8 كيلو واط. ليست هناك حاجة للحديث عن الكفاءة العالية لهذه المضخة الحرارية: على مساحة 60 مترًا مربعًا عند -5 درجة مئوية في الهواء الطلق ، فهي نفسها تحافظ على +17 درجة مئوية. ولكن تم النظر في النظام وتثبيته تحت المرجل - المشعات ، عند درجة حرارة إدخال +45 درجة مئوية ، لا يمكنها ببساطة إعطاء المزيد. كان النظام في المنزل قديمًا ولم يتم زيادة عدد المشعات ، ولكن حتى الآن في البرد تم تسخينها بواسطة الموقد.

إذا تمت إضافة مبادل حراري متجدد إلى الهيكل ، فسيؤدي ذلك إلى زيادة الكفاءة بنسبة 10-15٪. بالنظر إلى أن التكاليف منخفضة ، يمكنك القيام بذلك. ستحتاج إلى أنبوبين نحاسيين بطول 1.5 متر لكل منهما. واحد بقطر 22 ملم ، والثاني - 10 ملم. على أرق لزيادة مساحة التبادل الحراري ، يتم لف موصل رباعي النواة (طوله 3-4 أمتار ، قطره 4 مم) ، نهاياته ملحومة بالأنبوب حتى لا يتم فكها. يتم إدخال أنبوب الجرح السلكي برفق في الأنبوب ذي القطر الأكبر. يجب تركيبه بين الضاغط والمبخر. الصقل غير مهم ، لكنه يزيد بشكل كبير من الكفاءة. صحيح ، في ظل ظروف معينة ، يكون الأمر غير آمن: يمكن أن يدخل الفريون الدافئ إلى الضاغط ، مما يؤدي إلى فشله.

تحسين الدائرة: يمكنك إضافة مبادل حراري متجدد ، والذي سيزيد من الإنتاجية بحوالي 15-20٪

الخيار الثاني لزيادة الكفاءة ، وهو أكثر أمانًا وليس أقل فعالية ، هو بناء مبادل حراري إضافي لتسخين المياه أو الجليكول.

ما الذي تبحث عنه إذا قررت صنع مضخة الحرارة الخاصة بك. هناك بعض الأشياء التي لا يمكن تعلمها إلا من خلال التجربة:

• كانت تيارات البداية لهذا التثبيت الخاص لائقة للغاية. لم تكن هناك دائمًا موارد شبكة كافية لتشغيل التثبيت. لذلك ، إذا قمت بإجراء تثبيت جاد ، فمن الأفضل أن تأخذ ضاغطًا ثلاثي الطور ، وتزويد مدخلات ثلاثية الطور ، على التوالي. نعم ، ليس رخيصًا ، ولكن من أجل بداية مستقرة للضاغط أحادي الطور ، يلزم وجود مثبت إلكتروني للطاقة اللائقة ، والذي لا يمكن وصفه بأنه رخيص أيضًا.
• لن تعطي المضخة الحرارية على نظام الرادياتير النهائي درجة حرارة الغرفة العادية. إنها مصممة لدرجات حرارة مختلفة لسائل التبريد ، والتي نادرًا ما تكون هذه التركيبات قادرة على توفيرها ، خاصة تلك المصنوعة في المنزل. لذلك ، قم إما بترقية النظام (عن طريق إضافة نفس عدد أقسام المبرد على الأقل) ، أو تثبيت أرضيات مائية.
• إذا كان هناك ثلاث حلقات من الماء في البئر ، فهذا لا يعني أن لها مدينًا كبيرًا. أنت بحاجة إلى معرفة مقدار الماء الذي يمكنه إعطائه من خلال اختياره المستمر.

فيديو

يقدم الفيديو التالي تفاصيل حول ميزات مضخات الحرارة:

https://youtu.be/jU5ueYQY-88

مزيد من المعلومات حول جهاز مضخة محلية الصنع في الفيديو التالي أدناه:

في العقود الأخيرة ، حصل أصحاب المنازل على مجموعة كبيرة إلى حد ما من أنظمة التدفئة. لم يعد من الضروري الاتصال بالشبكات المركزية واستخدام المصادر التقليدية. يمكنك اختيار المعدات التي تعمل على الطاقة البديلة ، ولكن عيبها الرئيسي هو ارتفاع تكلفتها. هل توافق؟

ومع ذلك ، إذا قمت ببناء مضخة حرارية بيديك من ثلاجة قديمة ، فيمكن تقليل تكلفة النظام بشكل كبير. وسنخبرك بكيفية القيام بذلك.

في المقالة ، اخترنا أبسط الحلول وزودناها بالرسومات والمخططات التفصيلية. لذلك ، لن يكون من الصعب على الحرفي في المنزل فهمها. بالإضافة إلى ذلك ، ستجد هنا تعليمات خطوة بخطوة لتصنيع معدات التدفئة. وستخبرك مقاطع الفيديو المنشورة عن ميزات تصميم المضخة الحرارية وميزات توصيلها.

النتائج

مما لا شك فيه أن تكلفة المضخة الحرارية من مكيف الهواء أقل بعدة مرات من خيارات المصنع الجاهزة ، حتى تلك المصنوعة في الصين. ولكن هناك الكثير من الفروق الدقيقة هنا: تحتاج إلى الاهتمام بمصدر وكمية الحرارة المزودة ، وحساب طول المبادلات الحرارية (الملفات) بشكل صحيح ، وتثبيت التشغيل الآلي ، وتوفير الطاقة المضمونة ، وما إلى ذلك. لكن إذا كنت قادرًا على حل هذه المشكلات ، فهذا مفيد بلا شك. دعني أقدم لك بعض النصائح: في السنة الأولى ، من المستحسن جدًا أن يكون لديك تدفئة احتياطية ، والاختبار والتشغيل التجريبي ، من الأفضل القيام به في الصيف ، بحيث يكون هناك وقت لمراجعة الوحدة قبل بدء موسم التدفئة.

ما هي المضخة الحرارية الجوفية

كيف تعمل المضخة الحرارية

تحتاج أولاً إلى فهم ماهية المضخة الحرارية الأرضية ، وعلى أي مبدأ تعمل ، لأنه هو قلب الجهاز بأكمله الذي نصفه.

لا يخفى على أحد أن درجة الحرارة فوق الصفر يتم الحفاظ عليها دائمًا في سمك الأرض. الماء تحت الجليد في نفس الحالة. في هذه البيئة الدافئة نسبيًا ، يتم وضع خط أنابيب مغلق بالسائل.

مخطط تشغيل المضخات الحرارية بسيط للغاية ويستند إلى مبدأ Carnot العكسي:

1. المبرد ، الذي يتحرك على طول الدائرة الخارجية ، يسخن من المصدر المحدد ويدخل المبخر.
2. هناك يتبادل الطاقة بمبرد (عادة الفريون).
3. يغلي الفريون ويتحول إلى حالة غازية ويتم ضغطه بواسطة ضاغط.
4. يدخل الغاز الساخن (الذي يسخن في حدود 35-65 درجة مئوية) في مبادل حراري آخر ، حيث يتخلى عن حرارته لنظام التدفئة أو إمداد المنزل بالماء الساخن.
5. المبرد المبرد يصبح سائلا مرة أخرى ويعود إلى دائرة جديدة.

تلميحات مفيدة

في جميع مراحل بناء المنزل ، بدءًا من مرحلة التصميم ، يجب أن نتذكر أن TN هو نظام بالقصور الذاتي. يمكن مقارنتها بالموقد الروسي الضخم ، والذي كان يتم تسخينه عادة مرة واحدة يوميًا أثناء الطهي. ثم أدت الحرارة المتراكمة إلى تسخين المسكن حتى صباح اليوم التالي.

تتميز الجدران المصنوعة من جذوع الأشجار الثقيلة بدرجة عالية من القصور الذاتي الحراري. ببساطة ، يبرد ببطء عندما يصبح الجو أكثر برودة في الليل. القصور الذاتي الحراري الجيد مع الجدران الحجرية السميكة والخرسانة أو الطوب الثقيل.

الرغوة والخرسانة الرغوية لها خصائص عزل حراري جيدة. ولكن بسبب جاذبيتها النوعية المنخفضة ، فإن لديهم خمول حراري منخفض. المضخة الحرارية في مبنى بجدران مصنوعة من هذه المواد مع انخفاض حاد في درجة حرارة الهواء الخارجي لن تكون دائمًا قادرة على "ضخ" حرارة كافية من الخارج إلى نظام التدفئة "الأرضية الدافئة".

تحتاج أيضًا إلى مراعاة عوامل أخرى:

1. لتقليل فقد الحرارة أو عدم تجميد الأنابيب على الإطلاق في خط الأنابيب بين المنزل والآبار أو المجمع ، من الضروري وضعها على عمق أقل من مستوى التجمد. في شبه جزيرة القرم - 0.75 متر يكفي ، وعلى خط عرض موسكو - 1.5 على الأقل.
2. عادة ما تكون أكبر خسائر الحرارة من خلال النوافذ. لذلك ، فإن الزجاج الثلاثي ليس رفاهية على الإطلاق ، ولكنه حل بناء اقتصاديًا سليمًا. الخيار المثالي هو استخدام النظارات التي يمكن أن تعكس الأشعة تحت الحمراء.
3. في حالة استخدام خيار بئرين لسحب المياه وتصريفها يجب ألا تقل المسافة بينهما عن 20 مترًا.
4. من الأفضل تجربة TN محلي الصنع أولاً في غرفة المرافق أو المرآب. يتطلب تركيب تدفئة أرضية في منطقة سكنية تكاليف إضافية. تعرف على الطلب من خلال الرابط الخاص بموقد الزاوية.

كيف تصنع مضخة حرارية بيديك

بعض الإرشادات لإنشاء هذه الأجهزة موضحة أدناه:

• بادئ ذي بدء ، يجب أن تبدأ في شراء ضاغط ، على سبيل المثال ، في مكيف الهواء. كقاعدة عامة ، يتم تثبيته على الحائط.
• صنع جزء مهم آخر من المنتج ، المكثف ، أمر واقعي تمامًا أن تفعله بيديك. للقيام بذلك ، تحتاج إلى ثني أنبوب نحاسي (يجب ألا يقل القطر عن 1 مم) على شكل ملف ، وفي هذه الحالة بالفعل ، ضعه في أعماق علبة معدنية أو بلاستيكية. كجسم ، يمكنك استخدام خزان بحجم مناسب. بواسطة

  
  بعد اكتمال تركيب الملف ، يتم لحام أجزاء الخزان ، ويتم تثبيت الوصلات الملولبة اللازمة. غالبًا ما يتم تثبيت المبخر على الحائط. تلميح: لعمل ملف عالي الجودة ، من الأفضل لف أنبوب سباكة نحاسي فوق قاعدة أسطوانية بالسماكة المرغوبة ، لذلك يمكنك استخدام أسطوانة غاز. لتحقيق نفس المسافة بين المنعطفات ، يتم استخدام زاوية من الألمنيوم المثقوب ، والتي يتم تثبيت الملف عليها.

• يجب أن يتم التثبيت النهائي لهذه الأجزاء ، أي لحام أنبوب نحاسي ، وضخ الفريون ، وما إلى ذلك ، حصريًا بواسطة عامل محترف مؤهل تأهيلا عاليا. يمكن أن يؤدي أداء هذه المهام دون خبرة مناسبة إلى إتلاف المعدات ، بالإضافة إلى وجود زيادة كبيرة في احتمالية الإصابة الشخصية.
• الخطوة التالية هي توصيل الهيكل بنظام تدفئة المبنى.
• بعد ذلك ، يجب أن تشرع في تثبيت وتوصيل الدائرة الخارجية. هذه العملية لها خصائصها الخاصة ، والتي تختلف حسب نوع المضخة الحرارية. هام: قبل بدء تشغيل المضخة الحرارية يجب تشخيص التمديدات الكهربائية بالمنزل وعداد الكهرباء. إذا كان الوصف متداعيًا وقديمًا ، فسيكون الاستبدال مطلوبًا. يمكن اعتبار القدرة المقبولة ، التي يمتلكها عداد الكهرباء ، علامة فوق 40 أمبير.

تجدر الإشارة إلى أن تشغيل المضخة الحرارية في تدفئة المنزل لا يلبي دائمًا جميع متطلبات المالكين. عادة ، هذا يرجع إلى حقيقة أن الحسابات الديناميكية الحرارية تم إجراؤها بشكل غير صحيح. نتيجة مثل هذا الخطأ هو نظام منخفض الطاقة ، أو تبين أن النظام قوي للغاية ، وهذا بسبب الاستهلاك المفرط للكهرباء.

لتحديد نظام بقوة مناسبة ، يجب أن تحسب فقد الحرارة للمبنى والعديد من الحسابات الأخرى. يجب إجراء هذا الحساب بواسطة مهندس تصميم متمرس.