تركيب مضخة حرارية لتدفئة منزل خاص: قواعد تركيب أنظمة الماء والماء والهواء والمياه الجوفية. تركيبات المضخات الحرارية من جيل جديد واستخدامها كتكنولوجيا طاقة عالية الكفاءة موفرة للطاقة وصديقة للبيئة

تصبح أقل ربحية وتفقد أهميتها. إن احتراق الغاز أو الوقود السائل في الغلايات يثقل كاهل الميزانية كما لم يحدث من قبل. يمكن تحقيق وفورات كبيرة باستخدام مضخات حرارية لتدفئة المنزل. إنها تستند إلى مبدأ استهلاك الطاقة الطبيعية المجانية الموجودة في كل مكان. يجب أن تؤخذ فقط.

كفاءة الاستثمار

لا يمكن للغاز المسال ووقود الديزل منافسة المضخات الحرارية سواء من حيث تكاليف التشغيل أو راحة التشغيل. من الصعب أتمتة استخدام الوقود الصلب للتدفئة ويتطلب الكثير من العمالة. الكهرباء هي شكل مريح ، لكن باهظ الثمن من أشكال الطاقة. لتوصيل غلاية كهربائية ، تحتاج إلى خط قوي منفصل. حتى الآن ، في الظروف المحلية ، ظل الغاز الطبيعي الأكثر طلبًا و منظر مريحالوقود. لكن لها عدد من العيوب:

1. إصدار التصاريح.
2. تنسيق المشروع في الجهات الرقابية ومع الجيران.
3. لا يمكن تنفيذ جزء من عمليات الربط والتوصيل إلا من قبل المنظمات المعتمدة.
4. التحقق الدوري من العداد.
5. التوزيع المحدود للشبكة وبُعد نقاط الاتصال.
6. ارتفاع تكاليف مد خط الإمداد.
7. المعدات التي تستخدم الغاز هي مصدر تهديد محتمل وتتطلب رقابة منظمة.

لا يمكن اعتبار العيب الكبير للمضخة الحرارية سوى استثمارات رأسمالية عالية في مرحلة شراء المعدات وتركيبها. سعر قياسي نظام التدفئةعلى مضخة حرارية مع مبادل حراري حراري ، يتكون من تكلفة عمل الحفارات والمعدات المحددة مع التركيب. الطقم يشمل:

• مجموعة من المجسات
• البروبيلين غليكول؛
• سخان مياه تدفئة غير مباشرةبالنسبة ماء ساخن;
• تعيين معدات الضخوالأتمتة.

يتم تنفيذ العمل من قبل موظفين مؤهلين أداة احترافية. تتم موازنة التكلفة الأولية المرتفعة قليلاً بمزايا كبيرة:

1. تركيب المضخة الحرارية اقتصادي للغاية ، مما يسمح لك باسترداد التكاليف الإضافية في مواسم قليلة فقط.
2. هناك الكثير من الفرص لتطبيق التحكم الآلي المرن مع الحد الأدنى من الصيانة.
3. راحة في الاستخدام.
4. ملاءمة جيدة للمنشآت السكنية بفضل تصميمها الجمالي والحديث.
5. تبريد المباني على أساس نفس مجموعة المعدات.
6. عند العمل من أجل التبريد ، بالإضافة إلى وضع التشغيل النشط ، من الممكن استخدام درجة حرارة منخفضة للمياه الطبيعية والتربة لتنفيذ الوضع السلبي بدون تكاليف إضافيةطاقة.
7. لا تتطلب الطاقة المنخفضة للمعدات وضع كابل طاقة كبير المقطع العرضي.
8. لا حاجة لتصاريح.
9. إمكانية استخدام الأسلاك الموجودة في أجهزة التدفئة.

لإنتاج 1 كيلو واط من الطاقة الحرارية ، يكفي إنفاق ما لا يزيد عن 250 واط. لتدفئة منزل خاص بمساحة 1 متر مربع. تستهلك المنطقة حوالي 25 واط / ساعة فقط. وذلك بالماء الساخن. يمكنك زيادة كفاءة الطاقة عن طريق تحسين العزل الحراري لمنزلك.

كيف تعمل

المضخة الحرارية ، التي يعتمد مبدأ تشغيلها على دورة كارنو ، تستهلك الطاقة ليس لتسخين المبرد ، ولكن لضخ الحرارة الخارجية. التكنولوجيا ليست جديدة. تعمل المضخات الحرارية في منازلنا كجزء من الثلاجات منذ عقود. في الثلاجة ، تنتقل حرارة الغرفة إلى الخارج. في أحدث تركيبات التدفئة ، يتم تنفيذ العملية العكسية. على الرغم من انخفاض درجة الحرارة في الخارج ، هناك الكثير من الطاقة هناك.

يصبح من الممكن أخذ الحرارة من الجسم الأكثر برودة وإعطائها لجسم أكثر سخونة ، وذلك بفضل خاصية المادة لاستهلاك الطاقة أثناء التبخر وإطلاقها أثناء التكثيف ، وكذلك زيادة درجة حرارتها نتيجة للضغط. الشروط اللازمةللغليان والتبخر عن طريق تغيير الضغط. يستخدم الفريون كسائل عامل مع نقطة غليان منخفضة.

في المضخة الحرارية ، تحدث التحولات على 4 مراحل:

1. عندما يتم تبريده تحت درجة الحرارة المحيطة ، يدور سائل العمل السائل عبر الملف الملامس له. يسخن السائل ويتبخر.
2. يتم ضغط الغاز بواسطة الضاغط مما يؤدي إلى تجاوز درجة حرارته.
3. في الملف الداخلي الأكثر برودة ، يحدث التكثف مع إطلاق الحرارة.
4. يتم تجاوز السائل من خلال جهاز الاختناق للحفاظ على فرق الضغط بين المكثف والمبخر.

التنفيذ العملي

الاتصال المباشر للمبخر والمكثف بالخارج و البيئة الداخليةأوه ليس نموذجيًا لأنظمة التدفئة القائمة على المضخات الحرارية. يتم نقل الطاقة في المبادلات الحرارية. المبرد الذي يتم ضخه عبر الدائرة الخارجية يعطي حرارة للمبخر البارد. يقوم المكثف الساخن بتمريره إلى نظام تدفئة المنزل.

تعتمد كفاءة مثل هذا المخطط بشدة على اختلاف درجة الحرارة بين البيئتين الخارجية والداخلية. كلما كان ذلك أصغر ، كان ذلك أفضل. لذلك ، نادرًا ما يتم أخذ الحرارة من الهواء الخارجي ، حيث يمكن أن تكون درجة حرارته منخفضة جدًا.

حسب مكان استهلاك الطاقة ، تتميز التركيبات من الأنواع التالية:

• "مياه جوفية"؛
• "المياه المياه"؛
• "ماء هواء".

كحامل حرارة في أنظمة الأرض والمياه ، آمن سوائل التجمد. يمكن أن يكون البروبيلين غليكول. لا يُسمح باستخدام جلايكول الإيثيلين لهذه الأغراض ، لأنه في حالة إزالة ضغط النظام ، فسوف يتسبب ذلك في تسمم التربة أو طبقات المياه الجوفية.

منشآت المياه الجوفية

بالفعل في عمق ضحل ، لا تعتمد درجة حرارة التربة إلا قليلاً احوال الطقس، وبالتالي فإن التربة فعالة بيئة خارجية. أقل من 5 أمتار ، لا تتغير الظروف في أي وقت من السنة. هناك نوعان من التركيبات:

• سطح - المظهر الخارجي؛
• الحرارة الأرضية.

في الأول ، يتم حفر الخنادق الممتدة في الموقع على عمق أقل من مستوى التجمد. تم وضعها في حلقات أنابيب بلاستيكيةقسم صلب ومغطى بالأرض.

في أنظمة الطاقة الحرارية الأرضيةيحدث التبادل الحراري في العمق ، في الآبار. تعطي درجات الحرارة المرتفعة والثابتة في أعماق الأرض تأثيراً اقتصادياً جيداً. في الموقع ، يتم حفر الآبار بعمق 50 إلى 100 م بالكمية المطلوبة حسب الحساب. بالنسبة لبعض المباني ، قد تكون البئر الواحدة كافية ، والبعض الآخر 5 لن تكون كافية. يتم إنزال مجسات التبادل الحراري في البئر.

تركيبات المياه إلى الماء

تستخدم هذه الأنظمة طاقة المياه غير المتجمدة في الشتاء في قاع الأنهار والبحيرات أو مياه جوفية. هناك نوعان من التركيبات المائية حسب مكان التبادل الحراري:

• في بركة
• على المبخر.

الخيار الأول هو الأقل تكلفة من حيث الاستثمارات الرأسمالية. يغرق خط الأنابيب ببساطة في قاع جسم مائي قريب ويتم تأمينه ضد الظهور مرة أخرى. يستخدم الثاني في حالة عدم وجود المسطحات المائية في المنطقة المجاورة مباشرة. يجري حفر بئرين: توريد واستلام. من الأول ، يتم ضخ الماء إلى الثاني من خلال مبادل حراري.

تركيبات الهواء إلى الماء

يتم تثبيت المبادل الحراري للهواء بجوار المنزل أو على السطح. يتم ضخ الهواء الخارجي من خلاله. هذه الأنظمة أقل كفاءة ، لكنها رخيصة. يساعد التثبيت في أماكن لي على تحسين الأداء.

التجميع الذاتي للنظام

برغبة قوية ، يمكنك محاولة تثبيت مضخة حرارية بيديك. تم شراء ضاغط فريون قوي ، خليج أنابيب نحاسيةوالمبادلات الحرارية وغيرها مواد مستهلكة. لكن هناك العديد من التفاصيل الدقيقة في هذا العمل. هم لا يتألفون كثيرا في وفاء أعمال التركيب، وكم في الحساب الصحيح ، وضبط وموازنة النظام.

يكفي التقاط خط الفريون دون جدوى حتى يعطله السائل الذي يدخل الضاغط على الفور. يمكن أن تنشأ صعوبات أيضًا مع تنفيذ التحكم التلقائي في أداء النظام.

دكتوراه في العلوم التقنية في. Belyaev ، كبير مصممي OMKB Horizon ،
د. كما. كوسوي ، نائب رئيس المصممين لوحدات التوربينات الغازية الصناعية ،
كبير مصممي المشروع ،
دكتوراه. يو. سوكولوف رئيس قطاع المضخات الحرارية OMKB Horizon
FSUE MMPP Salyut ، موسكو

يعد استخدام وحدات المضخات الحرارية (HPU) للطاقة والصناعة والإسكان والخدمات المجتمعية أحد المجالات الواعدة لتقنيات الطاقة الموفرة للطاقة والصديقة للبيئة.

تم إجراء تحليل جاد إلى حد ما للحالة وآفاق تطوير العمل في هذا المجال في اجتماع القسم الفرعي "إمداد الحرارة وتدفئة المناطق" من NTS في RAO "UES of Russia" في 15 سبتمبر 2004.

ترتبط الحاجة إلى إنشاء وتنفيذ جيل جديد من HPP بما يلي:

♦ تراكم ضخم من جانب الاتحاد الروسي وبلدان رابطة الدول المستقلة في مجال التنفيذ العملي لـ HPI ، والاحتياجات المتزايدة باستمرار للمدن الكبيرة والمستوطنات البعيدة والصناعة والإسكان والخدمات المجتمعية في تطوير واستخدام أنظمة حرارية رخيصة وصديقة للبيئة الطاقة (TE) ؛

♦ وجود مصادر قوية للحرارة منخفضة الإمكانات (المياه الجوفية ، الأنهار والبحيرات ، الانبعاثات الحرارية من الشركات والمباني والهياكل) ؛

♦ القيود المتزايدة باستمرار على استخدام الغاز الطبيعي (GHG) لمنشآت توليد الحرارة ؛

فرص استخدام تقنيات التحويل التدريجي المتراكمة في بناء محركات الطائرات.

في ظروف علاقات السوق ، فإن أهم المؤشرات الفنية والاقتصادية لكفاءة محطات توليد الطاقة هي تكلفة وربحية الطاقة المنتجة (مع مراعاة المتطلبات البيئية) ، ونتيجة لذلك ، تقليل فترة الاسترداد محطات توليد الكهرباء.

المعايير الرئيسية لتلبية هذه المتطلبات هي:

تحقيق أقصى عامل ممكن لاستخدام الوقود (FUFR) في محطة توليد الكهرباء (نسبة الطاقة المفيدة إلى طاقة الوقود) ؛

♦ الحد الأقصى الممكن من خفض التكاليف الرأسمالية وشروط إنشاء محطة توليد الكهرباء.

تم أخذ المعايير المذكورة أعلاه في الاعتبار عند تنفيذ جيل جديد من HPP.

لأول مرة للتطبيق العملي للمضخات الحرارية على نطاق واسع ، تم اقتراح استخدام بخار الماء (R718) كسائل عامل. إن فكرة استخدام البخار لـ HPP ليست جديدة (علاوة على ذلك ، تم استخدامها من قبل W. Thomson عند إظهار كفاءة أول آلة حقيقية من هذا القبيل في 1852 - ed.). ومع ذلك ، نظرًا للأحجام المحددة جدًا لبخار الماء في درجات حرارة منخفضة (مقارنة بالمبردات التقليدية) ، لم يتم تنفيذ إنشاء ضاغط حقيقي على بخار الماء لاستخدامه في ضغط البخار HPPs.

المزايا الرئيسية لاستخدام بخار الماء كسائل عامل لـ HPP بالمقارنة مع المبردات التقليدية (الفريونات ، البيوتان ، البروبان ، الأمونيا ، إلخ) هي:

1. النظافة البيئية والسلامة وسهولة الصيانة التكنولوجية وتوافرها و منخفض التكلفةهيئة العمل

2. خصائص فيزيائية حرارية عالية ، ونتيجة لذلك تصبح أغلى عناصر HPP (المكثف والمبخر) مضغوطة ورخيصة ؛

3. درجات حرارة أعلى بكثير من المبرد للمستهلك (تصل إلى 100 درجة مئوية وما فوق) مقارنة بـ 70-80 درجة مئوية للفريونات ؛

4. إمكانية تنفيذ مخطط تسلسلي لزيادة درجة الحرارة من مصدر منخفض الإمكانات إلى مستهلك للحرارة (وفقًا لدورة Lorentz) مع زيادة معامل التحويل في HPI (kHPU) مقارنةً بالمصادر التقليدية بمقدار 1.5-2 مرات.

5. إمكانية إنتاج ماء منقى كيميائياً (ناتج تقطير) في HPP.

6. إمكانية استخدام ضاغط ومكثف HPP من أجل:

♦ شفط بخار الماء من مخرج توربينات التدفئة مع نقل الحرارة المهدرة إلى مستهلك الحرارة ، مما يؤدي إلى زيادة الفراغ عند مخرج التوربين ، وزيادة الطاقة المولدة ، وانخفاض الاستهلاك تعميم المياه، تكلفة ضخها وانبعاثاتها الحرارية في الغلاف الجوي ؛

♦ شفط بخار الماء منخفض الدرجة (النفايات) من منشآت تكنولوجيا الطاقة

ووك للإنتاج الكيميائي ، والتجفيف ، وما إلى ذلك مع نقل الحرارة المهدرة إلى مستهلك الحرارة ؛

♦ إنشاء قاذفات عالية الكفاءة لمكثفات التوربينات البخارية ، وشفط المخاليط متعددة المكونات ، إلخ.

رسم تخطيطي لعملية HPI على بخار الماء وميزات تصميمه

على التين. 1 مبين مخطط الرسم البيانيعملية HPI عند استخدام بخار الماء كسوائل عمل (R718).

تتمثل إحدى ميزات المخطط المقترح في إمكانية تنظيم اختيار الحرارة من مصدر منخفض الحرارة في المبخر بسبب التبخر المباشر لجزء من الماء المزود إليه (بدون أسطح التبادل الحراري) ، فضلاً عن إمكانية لنقل الحرارة إلى شبكة التسخين في مكثف HPI مع وبدون أسطح التبادل الحراري (نوع الخلط). يتم تحديد اختيار نوع البناء من خلال ربط HPI بمصدر محدد لمصدر منخفض الإمكانات ومتطلبات مستهلك الحرارة لاستخدام المبرد المزود له.

من أجل التنفيذ العملي لـ HPI على نطاق واسع على بخار الماء ، يُقترح استخدام ضاغط محوري للطائرات متوفر تجاريًا AL-21 ، والذي يحتوي على ما يلي الميزات الهامةعند استخدامها في التشغيل بالبخار:

إنتاجية حجمية كبيرة (تصل إلى 210.000 متر مكعب / ساعة) مع ضاغط سرعة دوار تبلغ حوالي 8000 دورة في الدقيقة ؛

♦ وجود 10 خطوات قابلة للتعديل لضمان كفاءة العملضاغط في أوضاع مختلفة ؛

إمكانية حقن الماء في الضاغط لتحسين الكفاءة بما في ذلك تقليل استهلاك الطاقة.

بالإضافة إلى ذلك ، من أجل زيادة موثوقية التشغيل وتقليل تكاليف التشغيل ، فقد تقرر استبدال المحامل الدوارة بمحامل عادية ، باستخدام نظام التزييت المائي والتبريد بدلاً من نظام الزيت التقليدي.

لدراسة الخصائص الديناميكية للغاز للضاغط عند التشغيل على بخار الماء في مجموعة واسعة من المعلمات المحددة ، لتطوير العناصر الهيكلية وإثبات موثوقية الضاغط تحت ظروف الاختبار الميداني ، منضدة اختبار واسعة النطاق (نوع مغلق ، قطر خطوط الأنابيب 800 مم ، وطولها حوالي 50 م).

نتيجة الاختبارات ، تم الحصول على النتائج المهمة التالية:

تم تأكيد إمكانية التشغيل الفعال والمستقر للضاغط على البخار عند n = 8000-8800 دورة في الدقيقة مع تدفق بخار يصل إلى 210 ألف متر مكعب / ساعة.

تم توضيح إمكانية تحقيق فراغ عميق عند مدخل الضاغط (0.008 ata) ؛

تم تجاوز نسبة الضغط التي تم الحصول عليها تجريبياً في الضاغط = 5 بمقدار 1.5 مرة من القيمة المطلوبة لـ HPI مع نسبة تحويل 7-8 ؛

♦ تم عمل تصميم موثوق للمحامل العادية لضواغط المياه.

اعتمادًا على ظروف تشغيل HPI ، يتم تقديم نوعين من تخطيطها: عمودي (HPU في وحدة واحدة) وأفقي.

لعدد من التعديلات على التخطيط الرأسي المقترح لـ HPI ، من الممكن استبدال المكثف الأنبوبي بمكثف من نوع الرش. في هذه الحالة ، يتم خلط مكثف سائل العمل HPI مع سائل التبريد (الماء) للمستهلك. في نفس الوقت ، يتم تخفيض تكلفة HPP بحوالي 20٪.

يمكن استخدام ما يلي كمحرك ضاغط HPP:

♦ محرك توربو مدمج بقدرة تصل إلى 2 ميجاوات (لمحرك الطاقة HPP بسعة تصل إلى 15 ميجاوات) ؛

♦ محركات توربو عالية السرعة عن بعد (لـ HPP بسعة تصل إلى 30 ميجاوات) ؛

♦ محركات توربينية غازية مع الاستفادة من خلايا الوقود من الخرج ؛

♦ محرك كهربائي.

في الجدول. يوضح الشكل 1 خصائص HPP على البخار (R718) والفريون 142.

عند استخدامه كمصدر حرارة منخفض الدرجة بدرجة حرارة تتراوح من 5 إلى 25 درجة مئوية ، لأسباب فنية واقتصادية ، تم اختيار الفريون 142 كسائل عامل لـ HPP.

يوضح التحليل المقارن أنه بالنسبة إلى HPI الذي يعمل على بخار الماء ، فإن التكاليف الرأسمالية تقع بين مبرد الماء والسائل العامل (الفريون).

نطاق درجة حرارة المصدر منخفض الإمكانات:

♦ 25-40 OS - 1.3-2 مرات أقل من HPI المحلي التقليدي على الفريون و 2-3 مرات أقل من HPP الأجنبي ؛

♦ 40-55 OS - 2-2.5 مرة أقل من HPI المحلي التقليدي على الفريون و 2.5-4 مرات أقل من HPP الأجنبية.

الجدول 1. خصائص HPI على بخار الماء والفريون.

* - عند العمل على الفريون ، يتم تصنيع مبخر ومكثف HPP بأسطح التبادل الحراري

** - T - محرك توربو ؛ G- التوربينات الغازية (مكبس الغاز) ؛ ه - محرك كهربائي.

في العمل في ظل ظروف التشغيل الحقيقي لـ HPI في CHPP ، تم توضيح إمكانية النقل الفعال للحرارة المهدرة من التوربينات البخارية إلى شبكة التدفئة مع عامل تحويل HPI يساوي 5-6. في المقترح في والموضح في الشكل. في الشكل 2 ، سيكون معامل التحويل HPI أعلى بكثير بسبب استبعاد مبخر HPI ، وبالتالي ، عدم وجود فرق في درجة الحرارة بين مصدر درجة الحرارة المنخفضة وبخار العمل عند مدخل الضاغط.

في الوقت الحاضر ، يعد إنشاء محطات توليد الطاقة الحرارية عالية الكفاءة والصديقة للبيئة على أساس HPP مهمة ملحة للغاية.

تم وصف نتائج إدخال HPI بأنواع مختلفة لاحتياجات الإمداد الحراري والمؤسسات الصناعية والإسكان والخدمات المجتمعية.

على أساس الاختبارات الحقيقية لـ HPI في CHPP-28 من OAO Mosenergo ، مخططان محددان لنقل الحرارة المهدورة إلى أبراج التبريد بمساعدة HPI إلى شبكة التدفئة (النقل المباشر إلى مفتاح التسخين المرتجع ولتسخين المكياج شبكة المياه).

طرق إنشاء مضخات حرارية ضغط عالية الأداء على بخار الماء عند استخدامها كمصدر حرارة منخفض الدرجة في نطاق درجة الحرارة من 30 إلى 65 درجة مئوية مع محرك توربيني غازي للضاغط والاستفادة من حرارة غازات العادم من يتم تحليل التوربينات الغازية. أظهرت نتائج دراسة الجدوى أنه ، اعتمادًا على الظروف ، يمكن أن تكون تكلفة الحرارة الناتجة عن HPP أقل عدة مرات (ومجموعة KIT أعلى عدة مرات) من توليد الحرارة التقليدية في CHPP.

في تحليل فعالية استخدام المضخات الحرارية في أنظمة مركزيةإمداد الماء الساخن (DHW). يتضح أن هذه الكفاءة تعتمد بشكل كبير على التعريفات الحالية لناقلات الطاقة ودرجة حرارة الحرارة المنخفضة الدرجة المستخدمة ، لذلك يجب التعامل مع مشكلة استخدام HPI بعناية ، مع مراعاة جميع الظروف المحددة.

TNU مثل مصدر بديلإمدادات المياه الساخنة المنزلية التدفئة المركزيةفي موسم التدفئة

في هذه الورقة ، استنادًا إلى الخبرة المتراكمة ، فإن الإمكانية والمؤشرات الفنية والاقتصادية لمزيد من العمق مقارنة باستخدام المضخات الحرارية لتزويد الماء الساخن ، على وجه الخصوص ، ما يقرب من 100 ٪ من إزاحة الحرارة من CHPPs التقليدية لهذه الأغراض خلال فترة التسخين ، يتم تحليلها.

على سبيل المثال ، يتم النظر في إمكانية تنفيذ مثل هذا النهج لأكبر منطقة في موسكو في الاتحاد الروسي عند استخدام مصدرين كحرارة نفايات:

♦ حرارة مصادر المياه الطبيعية: أنهار موسكو والبحيرات والخزانات وغيرها بمتوسط ​​درجة حرارة حوالي 10 درجات مئوية ؛

الحرارة المهدرة من مياه الصرف الصحي ومصادر أخرى ؛

♦ نفايات الحرارة إلى أبراج التبريد (من مخرج التوربينات البخارية CHP أثناء فترة التسخين في وضع ممر التهوية مع درجة حرارة بخار عند مخرج 30-35 درجة مئوية). القيمة الإجمالية لهذه الحرارة حوالي 2.5 ألف ميغاواط.

في الوقت الحاضر ، يتم استهلاك حوالي 5000 ميغاواط من الطاقة الحرارية لتلبية احتياجات إمدادات المياه الساخنة في منطقة موسكو (حوالي 0.5 كيلو واط لكل شخص). تأتي كمية الحرارة الرئيسية لإمداد الماء الساخن من CHPP من خلال نظام تدفئة المنطقة ويتم إجراؤها في محطة التدفئة المركزية لشبكة تدفئة مدينة موسكو. يتم تسخين الماء لإمداد الماء الساخن (من ~ 10 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية) ، كقاعدة عامة ، في مبادلين حراريين 7 و 8 متصلان على التوالي (الشكل 3) ، أولاً من حرارة مياه الشبكة في عودة التسخين الرئيسي ثم من حرارة مياه الشبكة في التسخين المباشر الرئيسي. في نفس الوقت ، يتم استهلاك ~ 650-680 tce / h من SG لتلبية احتياجات إمدادات الماء الساخن.

يسمح تنفيذ مخطط الاستخدام الموسع (المعقد) للمصادر المذكورة أعلاه للحرارة المهدرة لإمداد الماء الساخن باستخدام نظام من اثنين من HPPs (على الفريون وبخار الماء ، الشكل 4) تعويض ما يقرب من 100 ٪ بحوالي 5 آلاف ميغاواط من الحرارة خلال فترة التسخين (على التوالي ، لتوفير كمية هائلة من غازات الدفيئة ، وتقليل الانبعاثات الحرارية والضارة في الغلاف الجوي).

بطبيعة الحال ، في ظل وجود CHPPs الموجودة في فترة عدم التسخين من الوقت ، لا يُنصح بنقل الحرارة بمساعدة HPIs ، نظرًا لأن CHPP ، بسبب نقص الحمل الحراري ، يضطرون إلى التبديل إلى وضع التكثيف التشغيل مع التفريغ لأبراج التبريد. عدد كبيرحرارة الوقود المحترق (حتى 50٪).

يمكن لوحدة المضخة الحرارية HPU-1 مع وسيط العمل القائم على الفريون (R142) توفير تسخين المياه من ~ 10 درجة مئوية عند مدخل المبخر من 10 إلى ~ 35 درجة مئوية عند مخرجه ، باستخدام الماء بدرجة حرارة حوالي 10 درجة C كمصدر طبيعي بدرجة حرارة منخفضة مع kHP حوالي 5.5. عند استخدامها كمصدر منخفض درجة الحرارة لمياه الصرف من المؤسسات الصناعية أو الإسكان والخدمات المجتمعية ، يمكن أن تتجاوز درجة حرارتها 10 درجات مئوية. في هذه الحالة ، سيكون kHNU أعلى من ذلك.

وبالتالي ، يمكن أن توفر HPI-1 تسخين المياه بنسبة 50٪ لإمداد الماء الساخن بقيمة إجمالية للحرارة المنقولة تصل إلى 2.5 ألف ميغاواط وأكثر بكفاءة عالية. حجم تنفيذ هذه HPI كبير جدًا. بمتوسط ​​ناتج حراري للوحدة من HPI-1 يبلغ حوالي 10 ميجاوات ، ستكون هناك حاجة لحوالي 250 HPIs لمنطقة موسكو وحدها.

مع kHP = 5.5 ، من الضروري إنفاق حوالي 450 ميجاوات من الطاقة الكهربائية أو الميكانيكية على محرك ضواغط HPP (عند القيادة ، على سبيل المثال ، من GTU). يجب تركيب وحدات ضخ الحرارة HPU-1 بالقرب من مستهلك الحرارة (في محطة التدفئة المركزية لشبكة تدفئة المدينة).

يتم تركيب وحدات المضخات الحرارية HPP-2 في CHPP (الشكل 4) واستخدامها خلال فترة التسخين كمصدر منخفض الحرارة للبخار من مخرج توربينات التدفئة (ممر تهوية الجزء ضغط منخفض(CHND)). في نفس الوقت ، كما هو مذكور أعلاه ، يدخل البخار بدرجة حرارة 30-35 درجة مئوية مباشرة في الضاغط 13 (الشكل 2 ، لا يوجد مبخر HPI) وبعد ضغطه ، يتم إدخاله في المكثف 14 من HPI- عدد 2 وحدة ضخ حرارية لتسخين المياه من خط شبكة العودة.

من الناحية الهيكلية ، يمكن أخذ البخار ، على سبيل المثال ، من خلال صمام الأمان (التفريغ) الخاص بـ LPP للتوربينات البخارية 1. الضاغط 13 ، مما يخلق ضغطًا أقل بكثير عند مخرج LPP للتوربين 1 (مقارنة بغياب HPI- 2) ، على التوالي ، يقلل من درجة حرارة التكثيف (التشبع) للبخار و "يوقف" مكثف التوربين 3.

على التين. يوضح الشكل 4 بشكل تخطيطي الحالة التي يتم فيها نقل الحرارة المهدرة بواسطة المكثف 14 إلى مصدر التسخين المرتجع إلى PSV 4. في هذه الحالة ، حتى عندما يتم نقل كل الحرارة الضائعة من خرج LPR الخاص بالتوربين إلى مصدر التسخين الرئيسي ، ستزداد درجة الحرارة أمام PSV بحوالي 5 درجات مئوية فقط ، مع زيادة طفيفة في ضغط بخار التسخين الناتج عن استخلاص التوربينات في PSV 4.

من الأفضل نقل جزء من الحرارة المهدرة أولاً إلى تسخين مياه شبكة المكياج (بدلاً من التسخين التقليدي بالبخار الانتقائي من التوربين) ، ثم نقل بقية الحرارة المهدرة إلى مصدر التسخين الرئيسي (هذا الخيار غير معروض في الشكل 4).

من النتائج المهمة للنهج المقترح إمكانية إزاحة ما يصل إلى 2.5 ألف MWFC (يتم نقلها حسب الذروة غلايات الماء الساخن). مع قوة وحدة HPI-2 تعمل على بخار الماء يساوي ~ 6-7 ميجاوات ، ستكون 350-400 مثل هذه الوحدات مطلوبة لنقل مثل هذه الكمية من الحرارة.

بالنظر إلى المستوى المنخفض جدًا للاختلاف في درجة الحرارة في HPI (~ 15 درجة مئوية بين مصدر درجة الحرارة المنخفضة ودرجة حرارة مياه الشبكة العائدة) ، سيكون عامل تحويل HPI-2 أعلى (kHPI ~ 6.8) من HPI -1. في الوقت نفسه ، من أجل نقل حوالي 2.5 ألف ميغاواط إلى شبكة التدفئة ، من الضروري إنفاق ما مجموعه حوالي 370 ميغاواط من الطاقة الكهربائية (أو الميكانيكية).

وبالتالي ، في المجموع ، بمساعدة HPI-1 و HPI-2 خلال موسم التدفئة ، يمكن نقل ما يصل إلى 5000 ميغاواط من الحرارة لتلبية احتياجات إمدادات المياه الساخنة في منطقة موسكو. في الجدول. 2 يعطي تقييما فنيا واقتصاديا لمثل هذا الاقتراح.

كمحرك لـ HPI-1 و HPI-2 ، يمكن استخدام محرك توربينات غازية مع N = 1-5 MW وكفاءة 40-42٪ (بسبب استرداد حرارة غازات العادم). في حالة وجود صعوبات مرتبطة بتركيب شبكة تدفئة مدينة GTP في محطة التدفئة المركزية (مزود SG إضافي ، وما إلى ذلك) ، يمكن استخدام محرك كهربائي كمحرك لـ HPI-1.

تم إجراء التقييمات الفنية والاقتصادية لتعريفات الوقود والحرارة في بداية عام 2005. ومن النتائج المهمة للتحليل انخفاض كبير في تكلفة الحرارة الناتجة عن HPP (لـ HPI-1 - 193 روبل / Gcal و HPI-2 - 168 روبل / Gcal) مقارنة بـ بالطريقة التقليديةجيلها في حزب الشعب الجمهوري من OAO Mosenergo.

من المعروف أن التكلفة الأولية لخلايا الوقود ، المحسوبة وفقًا لما يسمى "الطريقة الفيزيائية لفصل الوقود إلى إنتاج الكهرباء والحرارة" ، تتجاوز بشكل كبير 400 روبل / Gcal (التعريفة الجمركية لخلايا الوقود). مع هذا النهج ، فإن إنتاج الحرارة حتى في أحدث محطات الطاقة الحرارية غير مربح ، ويتم تعويض عدم الربحية عن طريق زيادة رسوم الكهرباء.

في رأينا ، طريقة تقسيم تكاليف الوقود هذه غير صحيحة ، لكنها لا تزال مستخدمة ، على سبيل المثال ، في OAO Mosenergo.

في رأينا الواردة في الجدول. 2 فترات استرداد HPP (من 4.1 إلى 4.7 سنوات) ليست كبيرة. عند الحساب ، تم أخذ 5 آلاف ساعة من عمليات HPP سنويًا. في الواقع ، في فترة الصيفالوقت ، يمكن أن تعمل هذه التركيبات وفقًا لمثال المتقدم الدول الغربيةفي وضع التبريد المركزي ، مع تحسين متوسط ​​الأداء التقني والاقتصادي السنوي بشكل ملحوظ.

من الجدول. يمكن أن نلاحظ من الجدول 2 أن CIT لـ HPPs تختلف في النطاق من ~ 2.6 إلى ~ 3.1 ، وهو أكثر من 3 مرات أعلى من قيمته في CHPs التقليدية. مع الأخذ في الاعتبار التخفيض النسبي للانبعاثات الحرارية والضارة في الغلاف الجوي ، وتكلفة الضخ وفقدان المياه المتداولة في النظام: مكثف التوربينات - برج التبريد ، وزيادة الفراغ عند مخرج توربينات LPP (عند HPI-2 يعمل) ، وبناءً عليه ، ستكون الطاقة المولدة والمزايا التقنية والاقتصادية التي يقدمها هذا العرض أكثر أهمية.

الجدول 2. دراسة جدوى لاستخدام HPP على بخار الماء والفريون.

* - يمكن استخدام حرارة إضافية في عملية الاستفادة من حرارة غازات المداخن من وحدات محرك التوربينات الغازية لإزاحة جزء من الحرارة من مصنع الطاقة الحرارية الشمسية إلى مصدر تدفئة المنطقة.

مع الأخذ في الاعتبار الارتفاع الحتمي في أسعار الطاقة عند انضمام روسيا إلى منظمة التجارة العالمية ، والقيود المفروضة على استخدام غازات الدفيئة للطاقة والحاجة إلى التطبيق الواسع النطاق لتقنيات الطاقة عالية الكفاءة الموفرة للطاقة والصديقة للبيئة ، والفوائد التقنية والاقتصادية لإدخال سوف ينمو HPP باطراد.

المؤلفات

1. جيل جديد من المضخات الحرارية لأغراض الإمداد الحراري وكفاءة استخدامها في اقتصاد السوق // مواد اجتماع القسم الفرعي للتدفئة والتدفئة المحلية لـ NTS في RAO UES في روسيا ، موسكو ، 15 سبتمبر ، 2004

2 - أندريوشينكو أ. أساسيات الديناميكا الحرارية لدورات محطات الطاقة الحرارية. - م: العالي. المدرسة ، 1985

3. Belyaev V.E.، Kosoy A.S.، Sokolov Yu.N. طريقة الحصول على الطاقة الحرارية. براءة اختراع الاتحاد الروسي رقم 2224118 بتاريخ 5 يوليو 2002 ، FSUE MMPP Salyut.

4. Sereda S.O.، Gel'medov F.Sh.، Sachkova N.G. تقديرات تقديرية للتغيرات في خصائص مرحلة متعددة

ضاغط تحت تأثير تبخر الماء في الجزء المتدفق منه ، MMPP "Salyut" -CIAM // هندسة الطاقة الحرارية. 2004. رقم 11.

5. Eliseev Yu.S.، Belyaev V.V.، Kosoy A.S.، Sokolov Yu.N. مشاكل إنشاء مصنع لضغط البخار عالي الكفاءة لجيل جديد. طباعة مسبقة لـ FSUE "MMPP" Salyut "مايو 2005.

6. Devyanin D.N. ، Pishchikov S.I. ، Sokolov Yu.N. تطوير واختبار جناح مختبر في CHPP-28 في OAO Mosenergo لاعتماد مخططات استخدام المضخات الحرارية في قطاع الطاقة // أخبار إمداد الحرارة. 2000. رقم 1. س 33-36.

7. Protsenko V. P. حول المفهوم الجديد للإمداد الحراري لـ RAO UES في روسيا // Energo-press ، رقم 11-12 ، 1999.

8. ف.ب.فرولوف ، س.ن.شيرباكوف ، إم في.فرولوف ، وأ.يا. تحليل كفاءة استخدام المضخات الحرارية في أنظمة الإمداد بالمياه الساخنة المركزية // توفير الطاقة. 2004. رقم 2.

تعد المضخات الحرارية واحدة من أكثر أنواع المعدات شيوعًا في سوق تكنولوجيا المناخ الروسية ورابطة الدول المستقلة. يفضلها العديد من المشترين الذين يرغبون في إنشاء نظام تبريد وتدفئة فعال لمنازلهم ومكاتبهم ، لكن قلة قليلة من الناس يفهمون مبادئ هذه التقنية وغالبًا لا يعرفون حتى في المواقف التي من الأفضل استخدامها. في هذه الأثناء ، هناك العديد من الأسئلة الأساسية المتعلقة بتشغيل تركيبات المضخات الحرارية ، ولن يكون من الصعب حتى على المبتدئين فهمها.

ما هي المضخات الحرارية؟

تشتمل هذه الفئة من المعدات على معدات قادرة على الاستفادة من الحرارة المتلقاة من البيئة ، باستخدام ضاغط لزيادة درجة حرارة المبرد إلى مستوى محدد مسبقًا ثم نقل الحرارة إلى غرفة معينة. في الوقت نفسه ، يمكن للمضخات الحرارية استخراج الحرارة من أي وسيط ، حرفيًا "تضخها" خارج البيئة. وبالتالي ، فإن المضخات قادرة على العمل مع:

• هواء بارد مثلج
• ماء بارد,
• أرض.

من خلال خفض درجة حرارة المبرد ، يمكن لمعدات التحكم في المناخ هذه أن تقوم بتسخين أي مبنى بشكل فعال.

مواصفات المضخة

بشكل عام ، وحدة ضخ حراري ، على عكس الأنواع الأخرى من معدات التحكم في المناخ ، تستهلك الحد الأدنى من الكهرباء أثناء عملها. في المتوسط ​​، تحتاج إلى إنفاق 1 كيلو واط فقط من الطاقة ، وهذا سيكون كافيًا لإنتاج 3-6 كيلو واط من الحرارة. بمعنى آخر ، باستخدام قوة 2-3 المصابيح التقليديةفي فصل الشتاء ، يمكنك تسخين غرفة معيشة متوسطة الحجم بشكل فعال. في الصيف ، يمكن استخدام نفس القوة لتبريد الغرفة: في هذه الحالة ، تمتص المضخة الحرارية الحرارة من الهواء الموجود في الغرفة وتفريغها في الغلاف الجوي ، في الأرض أو في الماء ، مما يؤدي إلى البرودة في أي غرفة. .

ما هي المضخات الحرارية؟

هناك مجموعة واسعة من المعدات في السوق يمكن استخدامها في مجالات متنوعة ، بما فيها:

• مساحات المعيشة،
• المشاريع الزراعية ،
• المؤسسات الصناعية,
• دائرة الإسكان والمرافق.

بالطبع بكل تأكيد تركيبات المضخات الحرارية للغرف المختلفة لها خصائص مختلفةوقد تختلف في الحجم. المضخات مختلفة الطاقة الحرارية(من بضعة كيلوواط إلى مئات ميغاواط) ، وكذلك يمكن أن تعمل مع مصادر حرارة مختلفة ،بغض النظر عن حالة تجمعها (صلبة أو سائلة أو غازية). بالنظر إلى خصائص تشغيل هذه المعدات ، تنقسم تركيبات المضخات الحرارية إلى الأنواع التالية:

• المياه المياه،
• ماء هواء،
• الماء والهواء ،
• جو-جو
• مياه جوفية،
• التربة والهواء.

هناك أيضًا مضخات حرارية في السوق خاصة مصمم للعمل مع درجات حرارة منخفضة. يمكن أن يكون لمصادر هذه الحرارة درجة حرارة سالبة ، وفي هذه الحالة تعمل المضخة الحرارية كمستقبل للحرارة عالية الإمكانات ، والتي تأخذ درجة حرارة عالية جدًا (أكثر من ألف درجة). عموما، حسب درجة الحرارة التي يعمل عندها التركيب تنقسم إلى:

• درجة حرارة منخفضة
• درجة حرارة متوسطة
• درجة حرارة عالية.

المعلمة الأخرى التي يتم من خلالها تمييز تركيبات المضخات الحرارية تتعلق بها جهاز تقني.وفقًا لهذا المؤشر ، يتم تقسيم المعدات إلى أنواع مثل:

• استيعاب،
• ضغط البخار.

كقاعدة عامة ، تعمل جميع المضخات الحرارية ، بغض النظر عن نوعها طاقة كهربائيةومع ذلك ، في بعض الحالات ، يمكن تحويلها إلى أنواع أخرى من الطاقة باستخدام أنواع مختلفة من الوقود.وفقًا لخصائص هذا الوقود وتشغيل الجهاز نفسه ، تنقسم تركيبات المضخات الحرارية إلى الأنواع التالية:

• جهاز تسخين يستخدم الحرارة من المياه الجوفية ،
• مضخة لتزويد الماء الساخن ، تعمل بالحرارة الناتجة عن الخزانات الطبيعية ،
• مكيف هواء بمياه البحر
• وحدة تكييف الهواء باستخدام الهواء الخارجي ،
• ضخ ل تسخين المياهفي حمامات السباحة ، والعمل في الهواء الطلق ،
• وحدة مضخة حرارية لنظام إمداد حراري يستخدم الحرارة الناتجة عن المعدات الهندسية والتقنية ،
• جهاز يعمل على الحليب - يعمل على تبريد الحليب وإمدادات المياه الساخنة اللاحقة ويستخدم في مزارع الألبان ،
• مصنع لاستعادة الحرارة المتولدة منها العمليات التكنولوجية، - يعمل على تسخين هواء الإمداد.

هناك أيضًا أنواع أخرى من هذه المعدات.في الوقت نفسه ، كقاعدة عامة ، يتم إنتاج المضخات الحرارية من أي نوع بكميات كبيرة ، ومع ذلك ، يمكن تصنيع وحدات فريدة فردية وفقًا لـ مشاريع حصرية. يمكنك أيضًا العثور على مضخات حرارية تجريبية ، والعديد من الرسومات التي لم يتم تنفيذها بعد ، ونماذج تجريبية لهذه المعدات ، والتي يمكن استخدامها أيضًا في أي غرفة خاصة.

يمكن دمج جميع تركيبات المضخات الحرارية في نظام واحد.يعد ذلك ضروريًا إذا كانت عدة وحدات من هذه المعدات تعمل في منشأة واحدة ، وتنتج كلاً من الحرارة والبرودة. سيؤدي دمجها معًا إلى زيادة فعاليتها فقط ، وفي المنشآت المتوسطة أو الكبيرة يوصى بالتخطيط الفوري لإنشاء مثل هذه المعدات المعقدة.

ما هي أنظمة تكييف الهواء Ring؟

يتم الانتهاء من هذا النظام على أساس المضخات الحرارية أنواع مختلفة، على الرغم من أن وحدة الهواء إلى الهواء تستخدم عادة لهذا الغرض. تعمل المضخة الحرارية في هذه الحالة كمكيف هواء: يتم تثبيتها مباشرة في غرفة التبريد ، ويتم اختيار قوة هذه المعدات وفقًا لعدد من المعلمات. بينهم:

• خصائص الغرفة نفسها ،
• الغرض من المبنى,
• عدد الأشخاص الموجودين فيه ،
• المعدات التي تم تركيبها أو سيتم تركيبها فيه.

دائمًا ما تكون وحدات تكييف الهواء قابلة للعكس - فكلاهما يبرد ويولد حرارة في نفس الوقت. يتم توصيلها بواسطة دائرة مياه مشتركة - خط أنابيب يتم من خلاله تدوير الماء ، باعتباره مصدرًا ومستقبلًا للحرارة. نتيجة لذلك ، يمكن أن تتقلب درجة الحرارة داخل الدائرة في حدود 18-32 درجة ، ومن خلالها يتم تبادل الحرارة بين مضخات الحرارة التي تسخن الهواء وبين المعدات التي تبرده. إذا كان في غرف مختلفةبحاجة لخلق مناخ خصائص مختلفة، تقوم مضخات الحرارة ببساطة بنقل الحرارة من الغرف التي بها فائض منها إلى الغرف التي لا توجد بها حرارة كافية. هذا يجعل من الممكن إنشاء تبادل حراري حلقي بين مناطق مختلفة ، وهذا النظام فعال للغاية واقتصادي.

في الوقت نفسه ، لا يمكن أن تتضمن أنظمة الحلقة ليس فقط معدات تكييف الهواء ، ولكن أيضًا التركيبات الأخرى. خاصه، يمكن أن تستخدم هذه الأجهزة الحرارة المهدرة. هذا مطلوب عندما تكون هناك متطلبات حرارة كبيرة نوعًا ما ، على سبيل المثال:

• في المرافق التي يوجد بها تدفق مكثف لمياه الصرف الصحي: يمكن لمضخة تسخين الماء إلى الماء أن تستفيد بسهولة من الحرارة المنبعثة منها وتوجيهها باستخدام دائرة دائرية لتدفئة المكان ؛
• في المرافق مع تهوية العادميزيل الهواء من المبنى(بشرط عدم وجود الكثير من الشوائب في الهواء مما يجعل من الصعب على المضخة الحرارية العمل): في هذه الحالة ، ستكون هناك حاجة إلى تركيب هواء إلى ماء ، والذي سيعيد الحرارة من "غير الضروري" الهواء ونقله إلى تدفئة الأماكن أو تسخين المياه ،
• في المواقع التي توجد بها مياه الصرف الصحي، وتهوية العادم- عليها ، يمكن استخدام أنظمة الحلقة لإزالة الحرارة الزائدة من دائرة المياه (عادة ما يتم ذلك فقط في الموسم الدافئ) ، مما يقلل من قدرة برج التبريد.

في أي حالة ، يسمح لك نظام الحلقة باستخدام الحرارة بشكل متكرر وإرسالها إلى احتياجات جميع المستهلكين على الإطلاق الموجودين في المبنى ، وهذا بالضبط هو تفرده ، لأن أجهزة التعافي والتجديد التقليدية غير قادرة على ذلك.. علاوة على ذلك ، يستخدم هذا النظام الحرارة بشكل أكثر كفاءة ، لأن تشغيله لا يعتمد على درجة حرارة الهواء الذي يتم امتصاصه. تهوية العرض، ودرجة الحرارة المحددة للهواء الذي يدخل المبنى.

في الصيف ، يكون نظام الحلقة ، الذي يعمل على أساس وحدة المضخة الحرارية من الماء إلى الماء ، قادرًا على إزالة الحرارة الزائدة بشكل فعال من دائرة المياه ، واستخدامها من خلال المستهلكين: يتم توفير الحرارة الزائدة لنظام إمداد الماء الساخن ، وهي عادة كافية لتلبية جميع احتياجات سكان أي غرفة في الماء الساخن. سيكون مثل هذا النظام فعالًا بشكل خاص في المرافق التي تحتوي على العديد من حمامات السباحة (منازل العطلات والفنادق والمراكز الصحية) - بمساعدتها ، سيكون من الممكن تسخين المياه في حمامات السباحة بسرعة كبيرة وبدون تكلفة إضافية.

هل نظام الحلقة متوافق مع أنظمة المعدات الأخرى؟

بالطبع نعم ، وقبل كل شيء يجب أن يتم تنسيقه مع نظام التهوية.يجب تطوير هذا الأخير ، على وجه الخصوص ، مع مراعاة جميع خصائص معدات المضخات الحرارية التي ستكيف الهواء. على وجه الخصوص ، يجب أن يضمن نظام التهوية بالضرورة إعادة تدوير الهواء بالكميات اللازمة للتشغيل المستقر للمضخة ، واستعادة الحرارة بكفاءة والحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة في الغرفة. يجب اتباع هذه القاعدة في جميع المرافق ، باستثناء بعض الحالات التي يكون فيها إعادة الدوران غير مرغوب فيه ، مثل حمامات السباحة أو المطابخ.

في الوقت نفسه ، تتمثل ميزة مطابقة نظام الحلقة مع نظام التهوية في أنه يمكن بناء الأخير في هذه الحالة وفقًا لمخطط أبسط ، مما سيكلف المستهلك أقل. في هذه الحالة ، تقوم المضخة الحرارية بتبريد الهواء مباشرة عند الحاجة. سيوفر هذا المستهلك من الحاجة إلى نقله عبر مجاري هواء طويلة معزولة بالحرارة وسيميز بشكل إيجابي مثل هذا النظام عن تكييف الهواء المركزي الشائع الآن.

بجانب، يمكن تنسيق أنظمة الحلقة مع أنظمة التدفئة ، وفي بعض الأحيان تتولى وظائفها بالكامل.في مثل هذه الحالات ، يصبح نظام التدفئة المعتمد على المضخة الحرارية أقل قوة وأبسط من حيث معداته. هذا يجعلها فعالة بشكل خاص في المناخات الباردة حيث تتطلب التدفئة مزيد من الحرارةتم الحصول عليها من مصادر عالية الإمكانات. بالإضافة إلى، يمكن لنظام الحلقة أن يحسن بشكل جدي تشغيل جميع المعدات في الغرفة. يمكن أن تتداخل أنظمة تكييف الهواء والتدفئة المنفصلة بشكل خطير مع بعضها البعض ، خاصةً عندما لا يكون كلاهما مطلوبًا. يستبعد نظام الحلقة تمامًا مثل هذا الموقف ، لأنه يعمل دائمًا بشكل فعال ، بناءً على الحالة الفعلية للمناخ المحلي الذي تم إنشاؤه في كل غرفة معينة. في الوقت نفسه ، في المؤسسة ، يمكن لمثل هذه المعدات أن تبرد وتسخن ليس فقط الهواء ، ولكن أيضًا الماء ، ولن تتطلب هذه العملية تكاليف طاقة إضافية - سيتم تضمينها في ميزان الإمداد الحراري بأكمله ككل.

وبالطبع، في أي من هذه المواقف ، سيظهر نظام الحلقة اقتصادًا ممتازًا. في الأنظمة التقليدية ، يتم استخدام الحرارة جزئيًا فقط وتتسرب بسرعة إلى الغلاف الجوي إذا كان التسخين يعمل بالتوازي مع التهوية ، ومع ذلك ، فإن نظام الحلقة يحل هذه المشكلة بطريقة معقدة ، مما يجعل استرداد الحرارة أكثر كفاءة ويقلل بشكل كبير من خسائرها.

كيف تدير أنظمة المضخات الحرارية؟

كقاعدة عامة ، لا يتطلب هذا الجهاز تثبيت عناصر تحكم آلية باهظة الثمن ، وهذه "مقالة" أخرى للحفظ عليها. الأتمتة المريحة هنا بسيطة للغاية ولا تنحصر إلا في الحفاظ على درجة حرارة الماء المحددة في الدائرة. للقيام بذلك ، يقوم النظام ببساطة بتشغيل سخان إضافي في الوقت المناسب بحيث لا يبرد الماء أكثر مما ينبغي ، أو ينشط برج التبريد بحيث لا يسخن أكثر من اللازم. وهذا عادة ما يكون كافياً للحفاظ على مناخ مثالي.

ينفذ تحكم تلقائىفي هذه الحالة ممكن مع عدد قليل من منظمات الحرارة.علاوة على ذلك ، هذا لا يتطلب حتى صمامات تحكم دقيقة! يمكن أن تختلف درجة حرارة الماء في حلقة النظام الدائري على نطاق واسع دون الحاجة إلى أي منها أموال إضافيةلهذا.

بجانب، نظام منفصلتنظم الأتمتة أيضًا عملية نقل الحرارة بواسطة المضخة الحرارية إلى المستهلك.إنه مدمج في الجهاز نفسه ، ويمكن اعتبار أحد العناصر الرئيسية للنظام ترموستات (مستشعر درجة الحرارة) ، والذي يتم تثبيته مباشرة في الغرفة. يكفي وحده لإدارة تشغيل تركيب المضخة الحرارية بشكل كامل. في الوقت نفسه ، فإن المضخة نفسها قادرة على توفير جميع الخصائص الضرورية لدرجة حرارة الهواء في الغرفة دون تثبيت مخمدات التحكم في نظام التهوية وصمامات التحكم في نظام التدفئة. يتيح لك ذلك تقليل تكلفة نظام الحلقات بشكل أكبر وزيادة موثوقية الجميع الاتصالات الهندسيةالمباني بشكل عام.

على الاطلاق نظام معقدقد تكون هناك حاجة إلى التحكم الآلي فقط في المنشآت الكبيرة حيث يتم تركيب العديد من المضخات الحرارية أنواع مختلفةمصممة لتكييف الهواء والعمليات التكنولوجية واستعادة الحرارة. وفي مثل هذه الحالات ، يكون تركيب هذا النظام منطقيًا ، لأنه يسمح لك بتحسين تشغيل كل قطعة من المعدات. ومع ذلك ، عند تثبيته ، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار ذلك يتأثر تشغيل نظام الحلقة بعدد من العوامل التي يجب أن "يحسب لها" حتى الأتمتة. بينهم:

• درجة حرارة الماء في الدائرة، - يؤثر على معامل التحويل الحراري (نسبة كمية الحرارة المقدمة للمستهلك إلى كمية الطاقة التي تستهلكها المضخة الحرارية) ؛
• درجة حرارة الهواء الخارجي;
• معلمات تشغيل برج التبريد- يمكن أن تستهلك كمية مختلفة من الطاقة لنفس كمية الحرارة ، وهذا يعتمد على الظروف الخارجية ، بما في ذلك درجة حرارة الهواء والرياح وعوامل أخرى ؛
• عدد المضخات الحرارية التي تعمل في النظام وقدرتها الإجمالية(نسبة قوة الجهاز الذي يأخذ الحرارة من دائرة المياه وقوة التركيبات التي تعطيها للدائرة).

هل هناك أمثلة ناجحة لاستخدام أنظمة الحلقة؟

هناك عدد غير قليل من هذه الأمثلة ، ولكن يمكن اعتبار المثالين التاليين "كتبًا مدرسية".

أولا - إعادة الإعمار مدرسة اعداديةرقم 2 في Ust-Labinsk. في هذا المبنى ، تم استيفاء جميع المتطلبات الصحية الأكثر صرامة من أجل تحقيق أقصى درجات الراحة للأطفال الذين سيدرسون في هذه المؤسسة. وفقًا لهذه المتطلبات ، تم تركيب نظام مناخي خاص هناك ، والذي يمكنه التحكم موسميًا في درجة الحرارة والرطوبة والهواء النقي. في الوقت نفسه ، بذل المهندسون كل ما في وسعهم للتأكد من أن كل فئة لديها سيطرة فردية على المناخ المحلي ، وأن نظام الحلقة فقط هو الذي يمكنه التعامل مع توفير مثل هذا التحكم. سمحت:

• يقلل بشكل كبير من تكلفة تدفئة المبنى بأكمله ،
• حل مشكلة الماء البارد في محطة التدفئة الموجودة في موقع المدرسة.

تم تجميع النظام من أكثر من 50 مضخة حرارية من طراز Climatemaster (الولايات المتحدة الأمريكية) وبرج تبريد واحد. يتلقى حرارة إضافية من محطة التدفئة ، ويتم التحكم فيه عن طريق الأتمتة ، والتي يتم صيانتها بشكل مستقل ظروف مريحةلتعليم الأطفال وفي نفس الوقت تعمل اقتصاديًا قدر الإمكان. وبفضلها فإن تشغيل نظام الحلقة حتى في أشد حالاتها وقت الشتاءسمح بتخفيض تكاليف التدفئة الشهرية إلى 9.8 ألف روبل: قبل تحديث النظام ، أنفقت المدرسة كل شهر 18 ألفًا و 440 روبل للتدفئة 2.5 ألف متر مربع. م وهذا على الرغم من حقيقة أنه بعد التحديث ، ازدادت مساحة المدرسة الساخنة ، والتي بلغت 3 آلاف متر مربع. م.

تم تنفيذ المشروع الثاني في القرى الريفية بالقرب من موسكو. غالبًا ما كانت مشاكل بناء مثل هذه المستوطنات ترجع إلى حقيقة أن البنية التحتية في هذه المناطق لم تسمح ببناء منازل جديدة ، حيث لا أنابيب المياه ، ولا الشبكات الكهربائية ، ولا المحولات الفرعية ببساطة لا تستطيع التعامل مع الأحمال المتزايدة. في الوقت نفسه ، حدث انقطاع التيار الكهربائي ، وانقطاع الأسلاك القديمة ، وحوادث مختلفة تحدث باستمرار في المحطات الفرعية القديمة ، لذلك في القرى الواقعة في هذه المناطق ، كان من الضروري الاهتمام على الفور بمصدر الطاقة المستقل.

وبناءً عليه ، احتاج المهندسون إلى إنشاء مشروع يوفر كوخًا من طابقين به عدة غرف بالكهرباء والتدفئة. كانت المساحة القياسية لهذا المنزل 200 متر مربع. م ، والكهرباء فقط و مياه ارتوازيةلم تكن هناك اتصالات أخرى.

الخطوة الأولى التي اتخذها المهندسون في اتجاه كفاءة الطاقة - تم تركيب الكوخ الألواح الشمسيةوخلف المنزل تم تركيب وحدات كهروضوئية ، تعمل أيضًا بالطاقة الشمسية وبقدرة 3.5 كيلو وات. كانت هذه القوة كافية لتغذية البطاريات ، والتي كانت تعمل لاحقًا على تشغيل المنزل نفسه ونظام التدفئة الخاص به. وفقًا لذلك ، كانت الكهرباء لعائلة تعيش في مثل هذا الكوخ مجانية ، مما يعني أنه من ميزانية الأسرةيمكن خصم المصاريف. نتيجة لذلك ، يجب سداد تكلفة تركيب البطاريات في أقل من 10 سنوات ، وبعد ذلك لن تكون هناك حاجة إلى تخصيص أي أموال.

لتسخين الكوخ ، تم استخدام مضخة حرارية أرضية تعتمد على مضخة ماء إلى ماء. تم تصميمه ليس فقط لتدفئة المساحات باستخدام بطاريات الرادياتير ، ولكن أيضًا لإنتاج الماء الساخن. تم وضع دائرة توفر حرارة منخفضة الدرجة للمضخة - أي أنبوب بولي إيثيلين عادي بطول 800 متر وقطر 32 ملم - في الموقع نفسه (على عمق مترين). تم إنفاق 40 ألف دولار على تركيب مثل هذا النظام (كهرباء + تدفئة) ، ولن يضطر المالك في المستقبل إلى إنفاق أموال على السداد خدماتتم توفيره مركزيًا ، فقد استفاد فقط من هذا.

أين يمكن استخدام أنظمة الحلقة؟

بشكل عام ، كل الأمثلة تثبت ذلك يمكن تركيب تركيبات المضخات الحرارية على مجموعة متنوعة من الأشياء. من بين أهمها:

• المباني الإدارية ،
• المؤسسات الطبية والصحية ،
• المباني العامة,
• المؤسسات التعليمية،
• منازل العطلات والفنادق ،
• مجمعات رياضية,
• المؤسسات الصناعية،
• مؤسسات الترفيه.

في الوقت نفسه ، على أي حال ، يمكن تعديل نظام الحلقة المرن بسهولة وفقًا لاحتياجات غرفة معينة وتركيبه في أكبر مجموعة متنوعة من الخيارات.

لتثبيته ، سيحتاج المهندسون إلى مراعاة عدد من الفروق الدقيقة:

• يحتاج إلى البرودة والحرارة في منشأة معينة ،
• عدد الأشخاص المتواجدين داخل المبنى ،
• المصادر المحتملة للحرارة في المبنى ،
• أحواض حرارة ممكنة ،
• ميزات فقدان الحرارة واكتساب الحرارة.

بعد ذلك ، أكثر أفضل المصادرسيتم استخدام الحرارة في النظام نفسه ، و القوة العامةيجب تكوين مضخات الحرارة بحيث لا تكون زائدة عن الحاجة.

على العموم، خيار مثاليلأي كائن ، ينظر الخبراء في تركيب معدات المضخات الحرارية التي تستخدم البيئة كمصدر للحرارة وكمستقبل لها. في الوقت نفسه ، يجب أن يكون النظام بأكمله متوازناً من حيث الحرارة ، بغض النظر عن قدرات مصادر الحرارة وأجهزة الاستقبال - يمكن أن تكون مختلفة ، لأن نسبتها تتغير عندما تتغير ظروف تشغيل النظام. ومع ذلك ، يجب أن تكون متسقة مع بعضها البعض.

إذا تم أخذ هذه المعلمات في الاعتبار بشكل صحيح ، فسيعمل نظام الحلقة بشكل فعال للتدفئة والتبريد ، باستخدام كل الحرارة "الزائدة". ولن يؤدي استخدام أحد هذه الأنظمة بدلاً من العديد من الأنظمة إلى خلق مناخ داخلي مثالي فحسب ، بل سيكون أيضًا فعالاً للغاية ومربحًا من حيث تكاليف رأس المال والتشغيل.

تدفئة منزلك بمضخة حرارية سيخلصك من عبودية الطاقة. باختيار نظام التدفئة هذا ، ستقول إلى الأبد وداعًا لكل من المرافق العامة التي لا يمكن التنبؤ بها وعمال الغاز الشرهين. أي نظام درجة الحرارةفي المنزل ستحدد بواسطتك. وليس لأحد آخر.

موافق: هذه الحقيقة فقط تجعل المضخة الحرارية لتدفئة المنزل عملية شراء مربحة للغاية. نعم ، إنها ليست رخيصة. ولكن مع مرور الوقت ، ستؤتي ثمارها جميع التكاليف ، وستزداد رسوم "المشاعية" أو الغاز للغلاية المستقلة. ولكن يمكنك صنع مضخة حرارية بيديك!

وفي هذه المقالة سوف نقدم لكم الأنواع الرئيسية لمضخات الحرارة. نأمل أن تساعدك هذه المعلومات في اختيار (أو بناء) أفضل محطة طاقة لتدفئة منزلك.

أولاً ، هذه المضخات اقتصادية للغاية وفعالة. أنت "تستثمر" 0.2 - 0.3 كيلو واط من الكهرباء المستخدمة لتشغيل الضاغط والحصول على 1 كيلوواط من الطاقة الحرارية. أي بدون الأخذ بعين الاعتبار طاقة الهواء أو الماء أو التربة ، فإن كفاءة المضخة الحرارية تكون رائعة بنسبة 300-500 بالمائة.

ثانيًا ، تعمل هذه المضخات ، في الواقع ، كمصدر حر وأبدي للطاقة - الهواء نفسه أو الماء أو التربة. علاوة على ذلك ، هذا "المصدر" موجود في كل مكان. هذا هو التدفئة منزل ريفييمكن تنفيذ المضخة الحرارية في أي مكان - حتى عند خط الاستواء ، حتى خارج الدائرة القطبية الشمالية. صحيح ، من أجل الاقتراب من مثل هذا "المصدر" ، تحتاج إلى استخدام ضاغط كثيف الطاقة. ولكن بسبب غير واقعي كفاءة عاليةجميع تكاليف الطاقة تؤتي ثمارها خمس مرات!

ثالثًا ، المضخة الحرارية دائمًا فردية. أي أنك لا تدفع مقابل الطاقة الزائدة. سيتم تكوين المعدات الخاصة بك لرغبات وظروف تشغيل محددة.

لذلك ، فإن مراجعات المضخات الحرارية للتدفئة المنزلية هي إما مواتية أو أكثر حماسة.

بالإضافة إلى ذلك ، المضخة لا تسخن فقط. في الموسم الدافئ ، يمكن أن يعمل أيضًا كمكيف هواء ، حيث يقوم بتبريد المنزل بنفس الكفاءة.

موافق: جميع المزايا المذكورة أعلاه لمضخة الحرارة تبدو رائعة إلى حد ما. كفاءة خاصة على مستوى 300-500 بالمائة. ومع ذلك ، فإن جميع مزايا الوحدات الحرارية ليست خيالية ، بل حقيقة تهدد شركات الطاقة.

يكمن سر هذه الكفاءة في المبدأ الأصلي للمضخة ، والذي ، في ملخص، على النحو التالي: الوسيط الذي يدور عبر الأنابيب يأخذ الحرارة من مصدر منخفض الإمكانات (هواء ، تربة ، الصخور، الماء) وتفرغها في النقطة التي يختارها المستهلك.

أي ، لدينا ثلاجة "معكوسة": فهي تأخذ الحرارة من المصادر المحتملة بمساعدة المبخر وتوفر الطاقة للمستهلك من خلال المكثف.

علاوة على ذلك ، تعمل كل من المضخة الحرارية والثلاجة على مادة التبريد - وهي مادة ذات نقطة غليان منخفضة للغاية ، والتي يتم ضخها عبر الأنابيب باستخدام ضاغط خاص.

مخطط تفصيلي للعمل

نتيجة لذلك ، عند الفحص الدقيق ، يكون مخطط تشغيل الوحدات الحرارية كما يلي:

• على عمق 5-6 أمتار في الأرض ، يتم تثبيت خط أنابيب دوري مع سائل تبريد ، حيث يتم بناء مبرد خاص - مبخر. علاوة على ذلك ، لم يتم اختيار هذا العمق بالصدفة - عند هذه العلامة تظل درجة الحرارة فوق الصفر في أي وقت من السنة.
• يتم توصيل المبخر بخط أنابيب ثان مملوء بغاز التبريد. تحت ضغط عالٍ ، يغلي المبرد حتى عند درجة واحدة مئوية. علاوة على ذلك ، فإن عملية التبخر ، كما هو معروف من مقرر الفيزياء المدرسية ، مصحوبة بامتصاص الطاقة المأخوذة من المبرد المنتشر في التربة.
• يتم ضخ أبخرة مادة التبريد خارج خط الأنابيب بواسطة ضاغط ، والذي لا ينقل هذه الوسيلة عبر التركيبات فحسب ، بل يولد أيضًا ضغطًا أكبر ، مما يؤدي إلى زيادة تسخين المبرد.
• بعد ذلك ، يتم ضخ أبخرة مادة التبريد فائقة السخونة (بواسطة نفس الضاغط) في المكثف ، حيث يتم تحويل الحالة الكلية للمادة (يتحول البخار إلى سائل). تؤكد جميع أساسيات الديناميكا الحرارية أنه عندما يتكثف الوسط الغازي ، يتم إطلاق الطاقة.
• يتم بالفعل امتصاص الحرارة المنبعثة من المكثف بواسطة خط الأنابيب الثالث - نظام تسخين المسكن. أي أن المكثف يعمل كغلاية غازية أو كهربائية. حسنًا ، العودة إلى الحالة السائلةيعود المبرد إلى المبخر ، ويمر عبر الخانق المنظم.

مضخات الحرارة للتدفئة المنزلية: أصناف نموذجية

تتمثل الطريقة الأكثر ملاءمة لتصنيف المضخات الحرارية في فصل هذه الوحدات وفقًا لنوع الوسيط الذي يتم فيه وضع الدائرة الأولية ، مما يوفر الحرارة للمبخر.

ووفقًا لطريقة التصنيف هذه ، تنقسم المضخات الحرارية إلى الأصناف التالية:

• الوحدات الحرارية الجوفية (اليابسة - المياه).
• المضخات الحرارية المائية (ماء إلى ماء).
• التركيبات الحرارية الهوائية (الهواء والماء).

علاوة على ذلك ، تعمل جميع أنواع المضخات الحرارية وفقًا لمبدأ التشغيل العام ، لكن بيئة "موطن" الدائرة الأولية تترك بصماتها على كل من عمل الوحدة وترتيبها. لذلك ، سنأخذ في الاعتبار الفروق الدقيقة في ترتيب كل نوع من أنواع المضخات الحرارية في النص.

تركيب الأرض إلى الماء

مضخة حرارة من الأرض إلى الماء

يتم دفن الدائرة الأولية للمضخة الحرارية الأرضية في الأرض حتى علامة 5-6 أمتار. علاوة على ذلك ، يتم تنفيذ هذا التثبيت عند ترتيب الأنظمة بمبادل حراري أفقي. وفي حالة تركيب دائرة أولية رأسية ، يتم أيضًا إجراء تعميق 150 مترًا في بئر خاص.

في الوقت نفسه ، يكون الحد الأدنى من العمل نموذجيًا للوضع الرأسي للدائرة الأولية. نظرًا لأنه مع الوضع الأفقي ، من الضروري توزيع أنابيب المبادل الحراري أيضًا مساحة كبيرة(50 مترًا مربعًا لكل 1000 واط من خرج المضخة الحرارية).

حسنًا ، كمبرد ، تستخدم المضخة الحرارية الجوفية محلول ملحي غير ضار تمامًا ولا يتجمد حتى في درجات الحرارة المنخفضة.

مضخة الماء إلى الماء

يمكن تركيب الدائرة الأولية للمضخة الحرارية المائية في جسم طبيعي أو اصطناعي من الماء ، أو بئر تقليدي أو صرف صحي ، أو نهر أو قناة من صنع الإنسان.

مضخة حرارة "ماء - ماء"

علاوة على ذلك ، يتم غمر المبخر والأنبوب المزود بسائل التبريد في الماء بمقدار 1.5-2 متر على الأقل. بعد كل شيء ، يمكن أن تتجمد الطبقات السطحية ، مما يؤدي إلى إتلاف وظائف وسلامة عناصر المضخة الحرارية.

باختصار ، بالنسبة للمضخة الحرارية الأرضية ، سيكون عليك اختيار الخزان "المناسب". لكن تركيب الدائرة الأولية نفسها بسيط للغاية - أنبوب بوليمر بنفس المحلول الملحي "يُغرق" على العمق المطلوب ، باستخدام أوزان خاصة.

وهذه الطريقة في وضع الدائرة الأولية تحول ترتيب محطة ضخ الماء إلى الماء إلى عملية بسيطة للغاية وكثيفة العمالة. لذلك ، إذا كان هناك خزان مناسب قريب ، إذن الخيار الأفضلستكون المضخة الحرارية وحدة مائية حرارية.

وحدة الهواء والماء

في الواقع ، هذا هو نفس مكيف الهواء ، ولكن العديد من الأحجام الكبيرة. الدائرة الأولية مع المبخر توضع "في الهواء" ، خارج المسكن ، في مبنى خاص.

علاوة على ذلك ، لضمان أداء المضخة في الشتاء ، غالبًا ما يتم دمج هذا السكن مع أنبوب العادم لنظام التهوية في المسكن.

باختصار ، الميزة الرئيسية لهذا النظام هي سهولة التركيب ، لكن كفاءة مضخات الهواء والماء مشكوك فيها للغاية. حسنًا ، في خطوط العرض لدينا ، لا يمكنهم ببساطة التنافس مع منشآت الطاقة الحرارية الأرضية أو الحرارية المائية.

مضخة الحرارة افعل ذلك بنفسك: هل من الممكن؟

بكل تأكيد نعم! هذا مجرد فعالية مثل هذا النظام ستكون عمليا غير متوقعة. بعد كل شيء ، وحدات "المصنع" ليست فقط ثلاثة ضواغط ونفس عدد خطوط الأنابيب التي يتم من خلالها تداول المبرد والمبرد. قلب هذه المضخة الحرارية هو وحدة التحكم ، التي تنسق تشغيل الدوائر الأولى والثانية والثالثة للنظام بأكمله. ويكاد يكون من المستحيل إنشاء كتلة التحكم هذه "بنفسك".

حسنًا ، يتم تنفيذ الجزء الفني من المضخة بكل بساطة:

• يمكن استخدام وحدة تكييف الهواء بدلاً من الضاغط.
• يتم تجميع الدائرة الأولية من أنابيب البولي ايثيلينومليئة بمحلول ملحي مركز.
• المبخر عبارة عن خزان معدني من الفولاذ المقاوم للصدأ (يمكن إزالته من القديمة غسالة) ، حيث يتم خفض محلول المحلول الملحي ، مما يعطي الحرارة للملف النحاسي للدائرة الثانوية ، المركب فيه الجزء الداخليهذا الخزان.
• المكثف هو نفس الخزان تمامًا ، مصنوع فقط من البلاستيك ، حيث يتم تثبيت نفس الملف النحاسي بالضبط. علاوة على ذلك ، يقوم الضاغط بضخ مادة التبريد بين الملفين السفلي والعلوي.
• حسنًا ، الدائرة الثالثة - نظام التسخين - متصلة بمكثف بوليمر.

كما ترى ، كل شيء بسيط للغاية. هذا مجرد فعالية مثل هذا النظام يمكن أن تكون مفرطة وغير كافية بشكل واضح.

وجود ثلاجات ومكيفات هواء في منازلهم ، قلة من الناس يعرفون أن مبدأ تشغيل المضخة الحرارية يتم تنفيذه فيها.

حوالي 80٪ من الطاقة التي توفرها المضخة الحرارية تأتي من الحرارة المحيطة في شكل إشعاع شمسي متناثر. إنها المضخة التي "تضخ" من الشارع إلى المنزل. تشغيل المضخة الحرارية مشابه لمبدأ تشغيل الثلاجة ، فقط اتجاه نقل الحرارة مختلف.

ببساطة…

لتبريد زجاجة من المياه المعدنية ، ضعها في الثلاجة. يجب أن "تأخذ" الثلاجة جزءًا من الطاقة الحرارية من الزجاجة ، ووفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة ، يجب نقلها إلى مكان ما ، والتخلص منها. تقوم الثلاجة بنقل الحرارة إلى المبرد ، الموجود عادة على جدارها الخلفي. في نفس الوقت ، يتم تسخين المبرد ، مما يعطي حرارته للغرفة. في الواقع ، إنها تسخن الغرفة. هذا ملحوظ بشكل خاص في الأسواق الصغيرة الصغيرة في الصيف ، مع وجود العديد من الثلاجات في الغرفة.

ندعوكم للتخيل. لنفترض أننا سنضع باستمرار أشياء دافئة في الثلاجة ، وسوف تقوم بتبريدها بتسخين الهواء في الغرفة. دعنا نذهب إلى "أقصى الحدود" ... لنضع الثلاجة فيها فتح النافذةباب الفريزر مفتوح للخارج. سيكون مبرد الثلاجة في الغرفة. أثناء التشغيل ، تقوم الثلاجة بتبريد الهواء بالخارج ونقل الحرارة "المأخوذة" إلى الغرفة. هذه هي الطريقة التي تعمل بها المضخة الحرارية ، حيث تأخذ الحرارة المشتتة من البيئة وتنقلها إلى الغرفة.

من أين تحصل المضخة على الحرارة؟

يعتمد مبدأ تشغيل المضخة الحرارية على "استغلال" مصادر الحرارة الطبيعية منخفضة الدرجة من البيئة.

قد يكونوا:

• الهواء الخارجي فقط
• حرارة الخزانات (البحيرات والبحار والأنهار) ؛
• حرارة التربة والمياه الجوفية (الحرارية والارتوازية).

كيف يتم ترتيب المضخة الحرارية ونظام التدفئة معها؟

تم دمج المضخة الحرارية في نظام التدفئة ، والذي يتكون من دائرتين + الدائرة الثالثة - نظام المضخة نفسها. يدور سائل التبريد غير المتجمد على طول الدائرة الخارجية ، والتي تأخذ الحرارة من الفضاء المحيط.

عندما يدخل المبرد في المضخة الحرارية ، أو بالأحرى المبخر ، يعطي المبرد ما متوسطه 4 إلى 7 درجات مئوية إلى مبرد المضخة الحرارية. ونقطة غليانها هي -10 درجة مئوية. نتيجة لذلك ، يغلي المبرد ، متبوعًا بالانتقال إلى الحالة الغازية. مبرد الدائرة الخارجية ، المبرد بالفعل ، ينتقل إلى "الملف" التالي من خلال النظام لضبط درجة الحرارة.

كجزء من الدائرة الوظيفية لمضخة الحرارة "المدرجة":

• المبخر؛
• ضاغط (كهربائي) ؛
• شعري؛
• مكثف؛
• المبرد.
• جهاز تحكم ثرموستاتي.

تبدو العملية هكذا!

المبرد "المغلي" في المبخر عبر خط الأنابيب يدخل إلى الضاغط ، مدعومًا بالكهرباء. هذا "العامل الجاد" يضغط المبردات الغازية ل ضغط مرتفعمما يؤدي بالتالي إلى زيادة درجة حرارته.

ثم يدخل الغاز الساخن الآن في مبادل حراري آخر يسمى المكثف. هنا ، يتم نقل حرارة المبرد إلى هواء الغرفة أو حامل الحرارة ، والذي يدور عبر الدائرة الداخلية لنظام التدفئة.

يبرد المبرد ، وفي نفس الوقت يتحول إلى حالة سائلة. ثم يمر عبر صمام تخفيض الضغط الشعري ، حيث "يفقد" الضغط ويعود إلى المبخر.

الدورة مغلقة وجاهزة للتكرار!

الحساب التقريبي لإخراج التدفئة للتركيب

في غضون ساعة ، يتدفق ما يصل إلى 2.5-3 م 3 من المبرد عبر المجمع الخارجي عبر المضخة ، والتي يمكن للأرض تسخينها بمقدار ∆t = 5-7 درجة مئوية.

لحساب الطاقة الحرارية لمثل هذه الدائرة ، استخدم الصيغة:

س \ u003d (T_1 - T_2) * دافئ

V_heat - معدل التدفق الحجمي للناقل الحراري لكل ساعة (م ^ 3 / ساعة) ؛

T_1 - T_2 - فرق درجة حرارة المدخل والمخرج (درجة مئوية).

أنواع مختلفة من المضخات الحرارية

وفقًا لنوع الحرارة المشتتة المستخدمة ، تتميز المضخات الحرارية:

• المياه الجوفية (استخدم خطوط أرضية مغلقة أو مجسات حرارية أرضية عميقة ونظام تسخين المياه للغرفة) ؛
• المياه - المياه (تستخدم الآبار المفتوحة لسحب وتصريف المياه الجوفية - الدائرة الخارجية غير ملتوية ، النظام الداخليتسخين المياه)؛
• الماء والهواء (استخدام دوائر المياه الخارجية وأنظمة التدفئة من نوع الهواء) ؛
• (باستخدام الحرارة المشتتة للكتل الهوائية الخارجية ، مع استكمال نظام تدفئة الهواء في المنزل).

مزايا وفوائد المضخات الحرارية

الكفاءة الاقتصادية. لا يعتمد مبدأ تشغيل المضخة الحرارية على الإنتاج ، ولكن على نقل (نقل) الطاقة الحرارية ، يمكن القول بأن كفاءتها أكبر من واحد. ما هذا الهراء؟ - ستقول .. في موضوع المضخات الحرارية تظهر القيمة - معامل تحويل (تحويل) الحرارة (KPT). من خلال هذه المعلمة يتم مقارنة الوحدات من هذا النوع مع بعضها البعض. له المعنى المادي- بيّن نسبة كمية الحرارة المتلقاة إلى كمية الطاقة المستهلكة لهذا الغرض. على سبيل المثال ، عند KPT = 4.8 ، ستسمح لك الكهرباء التي تستهلكها المضخة في 1 كيلو واط بالحصول على 4.8 كيلو واط من الحرارة معها مجانًا ، أي هدية من الطبيعة.

انتشار عالمي للتطبيق. حتى في حالة الغياب الخطوط المتاحةخطوط الطاقة ، يمكن توفير تشغيل ضاغط المضخة الحرارية بواسطة محرك ديزل. وهناك حرارة "طبيعية" في أي ركن من أركان الكوكب - لن تظل المضخة الحرارية "جائعة".

النقاء البيئي للاستخدام. لا توجد منتجات احتراق في المضخة الحرارية ، كما أن استهلاكها المنخفض للطاقة "يستغل" محطات الطاقة بشكل أقل ، مما يقلل بشكل غير مباشر من الانبعاثات الضارة الناتجة عنها. المبرد المستخدم في المضخات الحرارية صديق للأوزون ولا يحتوي على الكلوروكربونات.

وضع التشغيل ثنائي الاتجاه. يمكن لمضخة الحرارة تسخين الغرفة في الشتاء وتبريدها في الصيف. يمكن استخدام "الحرارة" المأخوذة من المبنى بكفاءة ، على سبيل المثال ، لتسخين المياه في حوض السباحة أو في نظام إمداد الماء الساخن.

السلامة التشغيلية. وفقًا لمبدأ تشغيل المضخة الحرارية ، لن تفكر في العمليات الخطرة. عدم وجود اللهب المكشوف والانبعاثات الضارة الخطرة على الإنسان ، درجة حرارة منخفضةالمبردات تجعل المضخة الحرارية جهازًا منزليًا "غير ضار" ولكنه مفيد.

أتمتة كاملة لعملية التسخين.

بعض الفروق الدقيقة في العملية

يتطلب الاستخدام الفعال لمبدأ تشغيل المضخة الحرارية الامتثال لعدة شروط:

• يجب أن تكون الغرفة التي يتم تسخينها معزولة جيدًا (فقدان الحرارة يصل إلى 100 واط / م 2) - وإلا ، فمع أخذ الحرارة من الشارع ، ستقوم بتدفئة الشارع من أجل نقودك الخاصة ؛
• تعتبر المضخات الحرارية مفيدة لأنظمة التسخين ذات درجات الحرارة المنخفضة. في ظل هذه المعايير ، تعتبر أنظمة التدفئة الأرضية (35-40 درجة مئوية) ممتازة. يعتمد معامل التحويل الحراري بشكل كبير على نسبة درجات حرارة دوائر المدخل والمخرج.

دعونا نلخص الأمر!

إن جوهر مبدأ تشغيل المضخة الحرارية ليس في الإنتاج ، ولكن في نقل الحرارة. يتيح لك ذلك الحصول على معامل عالي (من 3 إلى 5) لتحويل الطاقة الحرارية. ببساطة ، كل 1 كيلو وات من الكهرباء المستخدمة سوف "تنقل" 3-5 كيلو وات من الحرارة إلى المنزل. هل هناك أي شيء آخر يجب أن يقال؟