كيفية صنع مضخة حرارية من الهواء إلى الماء: مخططات الجهاز والتجميع الذاتي

بسبب الزيادة المنتظمة في تكلفة سوائل التدفئة، أصبحت طرق التدفئة البديلة مطلوبة.على سبيل المثال، مضخة حرارية عملية من الهواء إلى الماء تستخدم طاقة الهواء للتدفئة. لا يتطلب التثبيت مواد استهلاكية باهظة الثمن، وهو سهل الاستخدام وآمن.

نظرًا للسعر الكبير لتجميع الوحدة في المصنع، يهتم الكثير من الأشخاص ببناء هذا النظام بشكل مستقل. سنخبرك بما سيحتاجه الحرفي المنزلي لبناء مضخة حرارية محلية الصنع. ستجد هنا المعدات التقنية التي يجب عليك تخزينها.

ميزات النظام الحراري للهواء والماء

المضخة الحرارية التي خصصت لها هذه المقالة، على عكس التعديلات الأخرى لجهاز مماثل (على وجه الخصوص، المياه المياه ومياه التربة) له عدد من المزايا:

• يوفر الكهرباء
• لن يتطلب التثبيت أعمال حفر واسعة النطاق، أو حفر الآبار، أو الحصول على تصاريح خاصة؛
• إذا قمت بتوصيل النظام بالألواح الشمسية، فيمكنك ضمان استقلاليته الكاملة.

من المزايا المهمة للنظام الحراري الذي يستخرج طاقة الرياح وينقلها إلى الماء هو سلامته البيئية بنسبة 100٪.

قبل البدء في تصميم المضخة، عليك معرفة الحالات التي يكون فيها النظام أكثر فعالية ومتى يكون استخدامه غير مناسب.

يمكن استخدام نظام المضخة الحرارية الذي يستخرج الطاقة من كتلة الهواء لتسخين جميع أنواع المبردات المستخدمة في رابطة الدول المستقلة: الماء والهواء والبخار

تفاصيل التطبيق والتشغيل

تعمل المضخة الحرارية بشكل منتج حصريًا في نطاق درجات الحرارة من -5 إلى +7 درجات. عند درجة حرارة الهواء +7، سيولد النظام حرارة أكثر من اللازم، وعند درجات حرارة أقل من -5، لن يكون ذلك كافيا للتدفئة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الفريون المركز الموجود في الهيكل يغلي عند درجة حرارة -55 درجة.

من الناحية النظرية، يمكن للنظام توليد الحرارة حتى في الصقيع 30 درجة، لكنها لن تكون كافية للتدفئة، لأن قدرة التدفئة تعتمد بشكل مباشر على الفرق بين نقطة غليان المبرد ودرجة حرارة الهواء.

ولذلك، فإن هذا النظام لن يكون مناسبا لسكان المناطق الشمالية، حيث يبدأ الطقس البارد في وقت سابق، ولكن في المنازل في المناطق الجنوبية يمكن أن يخدم بشكل فعال لعدة أشهر باردة.

إذا تم تركيب البطاريات القياسية في الغرفة، فستعمل المضخة الحرارية بكفاءة أقل. من الأفضل دمج جهاز الهواء إلى الماء مع المسخنات الحرارية والمشعات الأخرى بمساحة كبيرة أيضًا أنظمة "الأرضية الدافئة"."الجدران الدافئة" من نوع الماء.

أيضًا، يجب أن تكون الغرفة نفسها معزولة جيدًا من الخارج، وأن تحتوي على نوافذ مدمجة متعددة الغرف توفر عزلًا حراريًا أفضل من النوافذ الخشبية أو البلاستيكية التقليدية.

تتفاعل المضخة الحرارية بشكل أفضل مع نظام "الأرضية الدافئة" المعتمد على الماء، والذي لا يتطلب تسخين سائل التبريد فوق 40 - 45 درجة مئوية.

محلي الصنع مضخة الحرارة سوف تكون قادرة على تدفئة المنازل بشكل فعال تصل إلى 100 متر مربع. م ويضمن إنتاج قوة قدرها 5 كيلو واط. يجب أن يكون مفهوما أنه من المستحيل ملء الفريون بجودة كافية في هيكل تم إنشاؤه في الظروف المحلية، لذلك يجب الاعتماد على نقطة غليانه التي تصل إلى -22 درجة.

يعد الجهاز المُجمَّع في المنزل مثاليًا لتوفير الحرارة للمرآب، أو الدفيئة، أو غرفة المرافق، حمام سباحة خاص صغير إلخ. يستخدم النظام عادةً كتدفئة إضافية.

غلاية كهربائية أو معدات تقليدية أخرى لموسم التدفئة ستكون مطلوبة في أي حال. أثناء الصقيع الشديد (-15-30 درجة) يوصى بإيقاف تشغيل المضخة الحرارية لتجنب هدر الكهرباء، لأن كفاءتها خلال هذه الفترة لا تزيد عن 10٪.

توفر المضخات الحرارية طاقة كافية لتسخين المياه في حمامات السباحة الخاصة الداخلية (+)

مبدأ تشغيل النظام

المادة العاملة في الهيكل هي الهواء. من خلال الوحدة الخارجية، التي يتم تركيبها في الخارج، يدخل الأكسجين إلى المبخر عبر الأنابيب، حيث يتفاعل مع مادة التبريد.

تحت تأثير درجة الحرارة، يصبح الفريون غازيا (حيث يغلي عند -55 درجة) ويدخل الضاغط في شكل ساخن تحت الضغط. يقوم الجهاز بضغط الغاز وبالتالي زيادة درجة حرارته.

يدخل الفريون الساخن إلى دائرة الخزان (المكثف)، حيث يتم نقل الحرارة إلى الماء، والذي يمكن استخدامه فيما بعد لتنظيم التدفئة و FGP. في المكثف، يفقد الفريون جزءًا فقط من حرارته، ويظل في الحالة الغازية.

بالمرور عبر الخانق، يتم رش مادة التبريد، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارتها. يصبح الفريون سائلاً ويمر بهذا الشكل إلى المبخر. تتكرر الدورة.

يوضح الشكل بشكل تخطيطي تنفيذ مبدأ المضخة الحرارية الأولية، مقسمة بواسطة ضاغط وموسع إلى دائرتين - الضغط العالي والمنخفض

لأولئك الذين يريدون بناء أنفسهم مضخة الحرارة من النفايات والمعدات المستخدمة، على سبيل المثال، من الثلاجة القديمة، ستساعد المعلومات الواردة في مقالتنا الموصى بها.

بناء مضخة حرارة الهواء إلى الماء

يتكون نظام المضخة الحرارية من أربعة عناصر رئيسية:

• الوحدة الخارجية؛
• خزانات المبخر للمبادل الحراري؛
• وحدة الضاغط
• خزان (مكثف).

دعونا نلقي نظرة على ميزات التصميم لكل كتلة.

تجميع الوحدة الخارجية

لإنشاء كتلة خارجية ستحتاج إلى:

• إطار. تقليديًا، تكون الوحدة المصنوعة من نظام منفصل أو غسالة أو غيرها من المعدات الكبيرة مناسبة؛ وفي بعض الأحيان يقومون ببنائها بأنفسهم لحام العناصر المعدنية. بعد التجميع، من المهم معالجة المعدن بطلاء مسحوق مضاد للتآكل.
• معجب. يمكن استعارة المنتج من العمل القديم أنظمة تكييف الهواء أو الشراء بشكل منفصل.

يجب أن يحتوي طراز المروحة على شفرات بلاستيكية عريضة، ويفضل أن يكون مزودًا بمحرك قابل للفصل بحيث يمكن توصيله بالمستشعر.

لتجميع الوحدة الخارجية، ستحتاج إلى مبيت ومروحة من أسفل نظام تكييف الهواء. المعلمات التقريبية للكتلة – 75x85x30 سم

يمكن تركيب المبخر والعناصر المساعدة لتشغيله في الوحدة الخارجية، ولكن من الأفضل وضع هذه الأجزاء في مبيت منفصل.

قم بتركيب الوحدة الخارجية على مسافة 2-10 متر من المنزل. من المهم بناء أساس له وتثبيت مظلة لحماية الهيكل من هطول الأمطار. من الضروري أيضًا تثبيت شبكة أمام المروحة لمنع دخول الأوساخ والحطام والأوراق إلى شفرات المروحة والأنابيب.

بالإضافة إلى ذلك، يُنصح بتركيب سخانات تحمي الجوانب والألواح من التجمد.في هذه الحالة، لن تكون هناك حاجة لتسخين إضافي للحالة. يجب أن يكون مكان تركيب الوحدة جيد التهوية وبعيدًا عن مصادر النار المفتوحة.

كتلة مع المبخر مبادل حراري

يمكن شراء المبخر جاهزًا باستخدام خدمات الموردين عبر الإنترنت، أو يمكنك إنشائه بنفسك. للقيام بذلك، تحتاج إلى خزان سعة 80 لترًا وسلك نحاسي بقطر 10 مم وسمك لا يقل عن 1 مم.

يتم حساب الطول بشكل فردي مع مراعاة الطاقة المطلوبة. لجهاز بقدرة 5 كيلو وات يمكنك أن تأخذ 10 أمتار، وسيتم تسخين الفريون وتدويره في المبخر، وكذلك ملامسته للهواء.

لإنشاء مبادل حراري، تحتاج إلى بناء ملف. للقيام بذلك، يتم لف السلك حول أنبوب سميك الجدران بقطر لا يتجاوز عرض الخزان. من المهم ترك الجروح التي تبرز خارج ارتفاع الجسم. ستكون هناك حاجة إليها لتوصيل الملف بعناصر أخرى من النظام - الضاغط وخزان التخزين.

لإنشاء ملف، يتم لف أنبوب نحاسي بجدران تبلغ حوالي 1 مم حول أسطوانة غاز أو أنبوب أو زجاجة بلاستيكية مملوءة بالماء.

يتم قطع تركيبين في الجسم لتوصيل خطوط الأنابيب، ويتم إنشاء موصلين لمخرج السلك. الاتصالات مختومة. يتم تأمين الهيكل النهائي باستخدام أقواس على شكل حرف L.

يوصى بالإضافة إلى ذلك بتثبيت مرحل تذويب على المبخر، حيث أن الهواء سوف يدور في الخزان، ودرجة حرارته سلبية. في هذه الحالة، يمكن أن يؤدي التكثيف المتراكم في النظام إلى تجمد المبخر. أيضًا، لمنع تكون الرطوبة، يمكنك إدخال مُجفف مرشح في النظام.

قواعد تركيب الضاغط

لتثبيت الضاغط، ستحتاج إلى غلاف منفصل مع عزل الصوت والاهتزاز، حيث أن جميع تعديلات الجهاز تقريبا صاخبة أثناء التشغيل. يمكنك أخذ الضاغط المستخدم من أسفل الثلاجة أو مكيف الهواء أو شراء طراز جديد.

الأنواع التالية من الضواغط مناسبة للمضخات الحرارية:

1. الروتاري الضواغط هي الأكثر تكلفة، ولكن لها عدد من العيوب - فهي صاخبة، ولها كفاءة منخفضة وتستمر لمدة 8-10 سنوات.
2. حلزوني يتم تركيب التعديلات على جميع الموديلات الحديثة من المكيفات والثلاجات. فهي متينة (15-20 سنة) وصامتة وفعالة ولكنها باهظة الثمن.
3. مكبس يتم تثبيت النماذج بشكل رئيسي على الثلاجات الصناعية. تتمتع المنتجات بكفاءة جيدة ومتينة (15-20 عامًا) ولكنها صاخبة للغاية ومكلفة.

بالنسبة للمضخة الحرارية، من الضروري اختيار ضاغط أحادي الطور. قبل الشراء من المهم معرفة نوع الفريون الذي يعمل به الجهاز. يُنصح بشراء طراز يعمل على R22، ويفضل أن يكون على R422. هذا النوع من المبردات أسهل في العمل من أي نوع آخر من الفريون.

يتم توصيل الضاغط بواسطة الأنابيب بوحدة المبخر والمكثف. بفضل الجهاز، يزيد الفريون من درجة حرارته.

تصميم خزان (مكثف)

لصنع مكثف، ستحتاج إلى غلاف من غلاية سعة 100 لتر أو أي خزان آخر غير قابل للصدأ بنفس الحجم. هناك حاجة أيضًا إلى ملف مصنوع من أنبوب النحاس. يمكن لمضخة بقدرة 5 كيلووات استخدام 12 مترًا من الأسلاك. سوف يمر الفريون الساخن عبر أنبوب الملف، مما يؤدي إلى تسخين الماء.

الخطوة رقم 1: إنشاء ملف

لصنع ملف، ستحتاج إلى سلك نحاسي يبلغ قطره 26 مم على الأقل وسمك جداره 1 مم. ويجب أن يتم لفه على أنبوب به مقطع عرضي أصغر من المقطع العرضي للخزان.

يجب أن يتناسب ارتفاع اللولب مع ارتفاع الجسم. ومن المهم ترك منافذ الأنابيب خارج الخزان لتتمكن من توصيل الملف بالمبخر والضاغط.

الخطوة رقم 2: تحضير القضية

لتثبيت الملف، يجب قطع الخزان. ستحتاج إلى إنشاء فتحات في الأعلى والأسفل لمنافذ الأسلاك النحاسية، وكذلك قطع حجرات إضافية لتثبيت تركيبتين، أحدهما مصمم لمخرج المياه والآخر لمدخله. بعد هذه الإجراءات، يجب إغلاق الخزان.

يمكن شراء ضاغط المبادل الحراري بشكل منفصل كهيكل نهائي. باستخدام جهاز تم تجميعه في المصنع، يمكنك زيادة قوة وكفاءة التثبيت.

من المقرر التخلص التدريجي من غاز التبريد المسمى R22 بحلول عام 2030 وفقًا للوائح مونتريال. لملء النظام، من الأفضل استخدام بديله - المبرد R422

توصيل الوحدة الخارجية بالمبخر

لتوصيل الوحدة الخارجية والمبخر، سيلزم وجود أنبوبين من البولي إيثيلين البولي إثيلين عالي الكثافة 32. سوف يمر الهواء عبر أنبوب واحد ويخرج عبر أنبوب آخر.

يمكن دفن الأنابيب في الأرض، بعد إضافة أي مادة رملية إلى الخندق، أو تركها على السطح إذا كان الغلاف الخارجي يقع بالقرب من المنزل.

توصيل المبخر والضاغط والخزان

يدور الفريون في هذا النظام. لتوصيل الملفات بالضاغط والخانق يجب عليك الاتصال بمتخصصي التبريد.سيكون من الصعب على الشخص الذي ليس لديه خبرة في أعمال اللحام، حتى لو كان لديه الأدوات والمواد، توصيل جميع العناصر بشكل صحيح في نظام واحد لضمان تشغيل الهيكل.

علاوة على ذلك، ستكون هناك حاجة إلى الكثير من المواد الإضافية - أنابيب بأقطار مختلفة، وتعديلات مختلفة صنابير الصرف، صمامات نزف الهواء، وصمامات الأمان، وكذلك مقاطع الأنابيب، والمشابك، قواطع الأنابيب لقطع أقسام خطوط الأنابيب.

ستحتاج أيضًا إلى أجهزة متخصصة أخرى متوفرة في أي ورشة لإصلاح الثلاجات وتكييف الهواء.

يتم أيضًا إجراء حقن الفريون عالي الجودة باستخدام معدات خاصة. لذلك، للجمع بين المبادلات الحرارية والضاغط والخانق في نظام العمل، فهو أكثر ملاءمة ومربحة للاتصال بالمهنيين.

تنفيذ أنظمة التحكم في المصانع

لمراقبة ضغط الفريون ودرجة الحرارة، يمكنك استخدام لوحة مع شاشة من تحت أي مكيف هواء. أثناء عملية اللحام، بمساعدة المتخصصين، يمكن تنفيذ التصميم بشكل صحيح في التثبيت.

من الممكن أيضًا توصيل جهاز خاص – مستشعر دوران المروحة. فهو ينظم سرعة دوران الشفرات ويقوم أيضًا بأتمتة سرعة مضخة تداول الفريون.

بالإضافة إلى ذلك، يمكنك ضبط مؤقت بداية كهربائيةوهو جهاز يحمي الضاغط من الحرارة الزائدة. يمكن شراء كل هذه الأجزاء من محلات التصليح أو ما بعد البيع.

حساب قوة المضخة الحرارية من الهواء إلى الماء

لتدفئة غرفة بمساحة 100 متر مربع. سوف يتطلب م مضخة حرارية ذات طاقة أكبر. يمكنك حساب قوة التثبيت المطلوبة تقريبًا باستخدام الجدول:

ستساعدك هذه الجداول في حساب مساحة الملف لإنشاء تثبيت لقوة معينة

لتحديد الطاقة التي يجب أن يتمتع بها الضاغط، وما هو قطر الأنابيب الذي يجب استخدامه وغيرها من البيانات المهمة عند تصميم مضخة تسخين الهواء إلى الماء، يجب عليك استخدام إحدى الطرق التالية:

• استخدم الآلات الحاسبة عبر الإنترنت المنشورة على المواقع الإلكترونية لمصنعي المبادلات الحرارية.
• تطبيق البرمجيات CoolPack 1,46, كوبلاند.
• قم بدعوة أحد المتخصصين الذي سيقوم بإجراء القياسات والحسابات اللازمة.

مساحة ملف المكثف (بزك) يمكن حسابها باستخدام الصيغة:

بزك = م/0.8دت،

حيث M هي قوة التثبيت بالكيلوواط؛ 0.8 - معامل التوصيل الحراري عند ملامسة الماء والنحاس؛ DT هو الفرق في درجة الحرارة بين الهواء الداخل والخارج في النظام.

معلمات المضخة الحرارية المذكورة أعلاه مناسبة للغرف التي تصل مساحتها إلى 100 متر مربع. متر. قوة التثبيت - 5 كيلو واط. إذا قمت بشراء مبادلات حرارية خاصة، فمن الممكن تماما زيادة قوة التثبيت إلى 10-15 كيلو واط.

يوضح الشكل نظامًا يتم فيه دمج المبادلات الحرارية والضاغط والخانق في خزان واحد. يستخدم التصميم مبادلات حرارية للمصنع (+)

صيانة التركيب محلي الصنع

للتشغيل عالي الجودة، تتطلب المضخة الحرارية صيانة إضافية. إذا كنت تستخدم الجهاز في فصل الشتاء (مع الأخذ في الاعتبار عدم وجود تدفئة إضافية مثبتة في السكن)، فسيتعين على الوحدة الاحماء بشكل دوري، حيث ستتشكل قشرة جليدية على سطحها.

ومن الضروري أيضًا بشكل دوري:

• قم بتنظيف شفرات المروحة من الحطام - أوراق الشجر والغبار والأوساخ والثلج وما إلى ذلك.
• قم بتشحيم الضاغط وفقًا للتعليمات الخاصة به.
• تغيير الزيت في الضاغط والمروحة.

بالإضافة إلى ذلك، من أجل الأداء الطبيعي للنظام، من الضروري التحقق بانتظام من سلامة خط الأنابيب النحاسي وكابل الطاقة الذي يزود الضاغط والمروحة والأجهزة الأخرى.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

سيقدم لك الفيديو التالي مبدأ تشغيل وتصميم المضخة الحرارية التي تعالج طاقة الرياح:

تعد مضخة تسخين الهواء إلى الماء محلية الصنع واحدة من الأجهزة الفعالة وغير المكلفة للتدفئة المنزلية الإضافية. يمكن لأي شخص صنع هذا النظام وتثبيته.

يرجى كتابة التعليقات في الكتلة أدناه. ربما لديك معلومات وصور مثيرة للاهتمام حول موضوع المقال؟ اطرح الأسئلة وشارك آرائك ونصائحك المفيدة لزوار الموقع.