משאבת חום: עקרון הפעולה, אזורי היישום

מופעל על ידי FORUMHOUSE

אנו מקבלים חום על ידי שריפת עץ, פחם, מוצרי נפט וגז. אך שיטות החימום הללו המוכרות לנו הן פרימיטיביות ומסוכנות: הן מבזבזות באופן בלתי הפיך את משאבי האדמה ומזהמות את האטמוספירה. זה לא יכול להימשך זמן רב. לכן, השיטות המסורתיות מוחלפות בטכנולוגיות חסכוניות באנרגיה שיכולות לייצר חום מהאדמה והאוויר מבלי לפגוע בטבע.

מהי משאבת חום?

חום נמצא בכל מקום: באוויר, במים ובאדמה. משאבת חום היא שנאי חום מוגבר, מכשיר שלוקח חום מהסביבה ומעביר אותו למערכת חימום ואספקת מים חמים. כשמשאבת חום פועלת, האנרגיה אינה מושקעת על חימום ישיר של נוזל הקירור, אלא על שאיבה והסבת חום מהסביבה לבית. לפיכך, מושגת יעילות אנרגטית גבוהה של המכשיר: כאשר נצרך קילוואט אחד לחשמל להפעלת המדחס, נוצרת 3-5 קילוואט אנרגיה תרמית (מקדם תרמית COP הוא 3-5 יחידות).

איזה סוג של משאבות חום יש?

משאבות חום מסווגות לשלושה סוגים:

• אווירותרמי (אוויר), המקבל אנרגיה תרמית מהאטמוספרה.
• גיאותרמית, המוציאה חום מהאדמה.
• מים (Aquathermal) - סוג של ציוד המשתמש בחום הסביבה הימית: נהרות, אגמים, ים, אקוויפר תת קרקעי.

המשאבה האווירותרמית שואבת חום דרך מחליף חום אוויר - רדיאטור חיצוני. משאבות מקור קרקע מקבלות אנרגיית חום מהקרקע דרך שדות גיאותרמיים - אלה מונחות אופקית מתחת לפני השטח של צינורות האדמה, או קידוחים (גששים), שבהם מותקנים הצינורות בֵּמְאוּנָך. ניתן למקם את הגששים גם בזווית, מכיוון שלא לכל האזורים יש יכולת לקדוח לעומק. קולטי המשאבה האקו-תרמית ממוקמים במאגר או באר מים.

משאבות חום מקור קרקע פועלות ביעילות רבה יותר בגלל טמפרטורות קרקע יציבות לאורך כל השנה. עם משאבות אווירותרמיות, המקדם התרמי (COP) יורד בטמפרטורה חיצונית של -15 ° C. משאבות חום מים תלויות באיכות המים: אצות, אבנית, קורוזיה - גורמים אלה מפחיתים משמעותית את ביצועי המכשיר.

איך פועלת משאבת חום מקור אוויר?

פעולתה של כל משאבת חום מחולקת לשלושה שלבים:

• אוסף חום מהסביבה;
• עליית הטמפרטורה של החום שנאסף;
• העברת חום למערכת החימום ואספקת מים חמים.

ההבדל היחיד הוא שיטת השגת חום נמוך מהסביבה. עם משאבת חום מקור אוויר, הדבר נעשה באופן הבא:

• הקירור מסתובב דרך המאייד של משאבת חום האוויר - פריאון. זהו נוזל לרדיאטור ונדיף מאוד שמתבשל בטמפרטורות נמוכות. טמפרטורת הפריאון תמיד נמוכה מטמפרטורת האוויר, ולכן, בהשפעתה, הקירור רותח ומומר לאדים. זה נקרא העברת חום דיפרנציאלית תרמית.
• אדי פריון נכנסים למדחס, שם הוא דחוס. בהשפעת לחץ גבוה, אדי הקירור מתחממים: הטמפרטורה של אדי הפריאון הדחוסים יכולה להגיע ל 128 מעלות צלזיוס. חום זה נכנס למעבה.
• במעבה, קיטור פריאון חם מעביר אנרגיית חום למעגל חימום וחימום מים. כאשר אנרגיית החום משתחררת, האדים מקוררים ושוב הופכים למצב נוזלי, אך יחד עם זאת שומרים על לחץ גבוה. וגם הטמפרטורה של קירור בשלב זה עדיין אינה מספקת למחזור חדש של ספיגת חום מהסביבה. לכן, לאחר מחליף החום, הפריאון עובר דרך שסתום המצערת, שם הלחץ יורד והטמפרטורה יורדת. לאחר מכן, הקירור עובר למעגל החיצוני למחזור חוזר.

כיצד פועלת משאבת חום גיאותרמית ואקו-תרמית?

עקרון הפעולה של משאבות חום אלה שונה רק בהפקת חום מהסביבה. כאן, מעגל צינורות המונח מתחת לאדמה או טובל במים משמש כמחליף חום. זה לא קירור שמסתובב דרך הצינורות, כמו במשאבות אוויר, אלא מתווך - פרופילן גליקול, אלכוהול או תערובת מים-גליקול. נוזלים אלה הם שמצטברים חום המתקבל ממים או אדמה ומעבירים אותו למאייד המתקן.

נוזל הקירור נכנס למאייד, מחמם את הפריאון וממיר אותו לאדים. אדי פריון עוברים דרך המדחס, שם הוא דחוס ומחומם. לאחר מכן הוא נכנס גם למעבה, שם הוא מעביר חום לחימום ואספקת מים חמים. המחזור מסתיים כאשר קירור עובר דרך שסתום המצערת, שם מתרחש תהליך הלחץ והקירור. פריאון מקורר נכנס שוב למאייד.

במילים פשוטות: חום האוויר, המים או האדמה נדרש רק כדי להרתיח פריאון ולהפוך אותו לאדים. יתר על כן, במדחס, מחממים אדים לטמפרטורות גבוהות בהשפעת לחץ, אשר האנרגיה שלהם משמשת לחימום מים במערכת החימום ואספקת מים חמים. באופן זה, החום בדרגה נמוכה של הסביבה החיצונית מומר לטמפרטורות גבוהות של אמצעי החימום של מעגל החימום.

כיצד לשפר את היעילות של משאבת חום?

למערכת החימום תפקיד חשוב בביצועי משאבת חום. הציוד פועל בצורה היעילה ביותר עם מערכות חימום בטמפרטורה נמוכה: חימום תת רצפתי; יחידות סליל מאוורר (מחליפי חום מאוורר). העובדה היא שמשאבת החום עובדת בצורה היעילה ביותר האפשרית בטמפרטורה של 35-40 מעלות צלזיוס ביציאה, וזה תואם את הטמפרטורה האופטימלית של אמצעי החימום במערכת חימום תת רצפתי במים או חימום אוויר.

האם משאבת החום יכולה להתקרר?

משאבות חום יכולות לא רק לחמם אלא גם לקרר - משמשות למיזוג אוויר. כלומר, המכשיר יכול לקחת חום מהחדר ולהסיר אותו החוצה על פי אותו עיקרון, אך רק בסדר הפוך. מקרר הוא גם משאבת חום. מכשיר ביתי זה אינו מייצר קור, הוא פשוט מסיר את כל החום מתא הבידוד החם האטום.

באילו אזורים משתמשים במשאבות חום?

משאבות חום משמשות למתקני תעשייה לחימום ומיזוג אוויר, מבנים עירוניים, רב קומות ובנייני מגורים פרטיים. טכנולוגיה זו מסוגלת להחליף את כל שיטות החימום המסורתיות. דוגמה לכך היא שבדיה, בה יותר מ -90% מהבניינים למטרות שונות מחוממים בעזרת משאבות חום. משאבות גיאותרמיות ואווירותרמיות נפוצות באירופה, ארה"ב, יפן.

למי מתאים חימום מסוג זה?

משאבת החום זקוקה לחשמל רק כדי לתפקד. סוג חימום זה מתאים לבתים פרטיים הממוקמים הרחק מרשת החשמל או כאשר חיבור הגז יקר באופן בלתי סביר. משאבת החום מושלמת להתנחלויות שאינן מוגזות בהן אין מספיק כוח להתקנת דוד חשמלי. סוג חימום זה פופולרי בקרב מי שלא רוצה לחיות על "חבית אבקה", כלומר, הוא מתאים לאנשים שחוששים מחנק או פיצוץ אם דליפת גז. ניתן להשתמש במשאבת החום בבניינים מסחריים כחימום יעיל באנרגיה.

מה הסכנות של משאבת חום?

משאבת החום אינה שורפת דלק; זה לא מייצר פליטות מזיקות לאטמוספירה ובזבוז לסביבה. זהו מכשיר חסין אש / פיצוץ וידידותי לסביבה. הקירור מסתובב במעגל סגור ואינו מהווה סכנה לטבע ולבני האדם.

מה לחפש בבחירת משאבת חום?

כפי שהזכרנו, משאבות חום מתחלקות לשלושה סוגים: אווירותרמי, אקווטרמלי וגיאותרמי. הראשונים עובדים מחום אטמוספרי ויש להם שני חסרונות משמעותיים: ירידות טמפרטורה וזיהום קבוע של הרדיאטור. בכפור קשה, המקדם התרמי (COP) יורד ל -1 במקום 3-5 המוצהר. וגם זיהום מתמיד של רדיאטורים חיצוניים מפחית את יעילות המשאבות האוויר-תרמיות. מתקנים אלה מתאימים יותר לאקלים ממוזג עם חורפים מתונים.

משאבות אקווטרמליות דורשות את איכות המים ויעילותן יורדת כאשר מעגל נוזל הקירור מתלכלך או מכוסה בפקעים.

מבחינת התנאים שלנו, הבחירה הטובה ביותר היא משאבות חום גיאותרמיות. מערכת "מי האדמה" היא הנוחה, האמינה והיעילה ביותר לחימום ואספקת מים חמים בבית. זאת בשל טמפרטורת הקרקע הכמעט קבועה לאורך כל השנה. השדה הגיאותרמי מונח מתחת לנקודת הקפאה של האדמה, מה שמאפשר למתקן לתפקד ביציבות ולהפיק מקדם תרמי גבוה. לדוגמא, COP של משאבות חום גיאותרמיות מסדרת FH (ФХ -401, FH-405, FH-415) עד 5 יחידות!

בבחירת הציוד חשוב שלא רק יחממו מים באופן בנאלי, אלא שיהיו להם מאפיינים מתקדמים העונים על הדרישות של משאבת חום מודרנית. קח לדוגמא משאבת חום גיאותרמית IQ (מהפך) ФХ-415. ההתקנה מצוידת ב: מכשיר לגישה מרחוק; הפעלה מחדש אוטומטית במקרה של הפסקת חשמל; הגנה על משאבות סירקולציה; הגנה על חוסר איזון בשלב; מצב בקרת אקלים לטמפרטורת האוויר; לוח זמנים שבועי לעבודה; מצב תלוי מזג אוויר; שליטה על גוף החימום של מיכל המים החמים; זיכרון לא נדיף; דיור אטום לרעש. זה מבטיח את האמינות, העמידות והיעילות האנרגטית הגבוהה של הציוד.

מה אתה מרגיש לגבי מערכות חימום כאלה? כתוב בתגובות.

חברים, אנחנו כבר יותר מ- 85 אלף! עשו לייק, הירשמו לערוץ, שתפו את הפרסום - אנחנו עובדיםכך שתקבלו מידע שימושי ורלוונטי!

קרא גם:

• ללא אבק ורעש: כיצד לחתוך צפחת גל עם מסמר.
• אילו עצים הם מייבשי קרקע ומה עדיף לשתול ליד בור מים.

צפו בסרטון - מט או מבריק? כיצד לבחור צבע לבית שלך.