מקורות אנרגיה חלופיים הם העתיד! משאבת חום לחימום הבית

גז או חשמל משמשים בדרך כלל לחימום הנכס. עם זאת, שיטת חימום זו תעלה לא מעט, שכן שתיהן יקרות למדי.

זו הסיבה שמקורות אנרגיה חלופיים משמשים לחימום בתים פרטיים ובתים כפריים, ו אחת משיטות החימום הפופולריות ביותר היא שימוש במשאבות חום.

מהי משאבת חום לחימום בית פרטי? איך היא עובדת?

מכשיר מיוחד אשר מסוגל להפיק חום מהסביבה נקרא משאבת חום.

מכשירים כאלה משמשים כשיטה עיקרית או נוספת לחימום מקום. חלק מהמכשירים גם עבודה על קירור פסיבי של הבניין — המשאבה משמשת הן לקירור בקיץ והן לחימום בחורף.

אנרגיית הסביבה משמשת כדלקתנור כזה מפיק חום מאוויר, מים, מי תהום וכו', ולכן מכשיר זה מסווג כמקור אנרגיה מתחדש.

כל מכשירי החימום כוללים מאייד, מדחס, מעבה ושסתום התפשטותבהתאם למקור החום, מבחינים בין מים, אוויר ומכשירים אחרים. עקרון הפעולה דומה מאוד לעקרון הפעולה של מקרר (רק המקרר פולט אוויר חם, והמשאבה סופגת חום).

רוב המכשירים פועלים בטמפרטורות חיוביות ושליליות כאחד, אך יעילות המכשיר תלויה ישירות בתנאים חיצוניים (כלומר, ככל שטמפרטורת הסביבה גבוהה יותר, כך המכשיר יהיה חזק יותר). באופן כללי, המכשיר פועל באופן הבא:

1. משאבת חום בא במגע עם התנאים הסובביםבדרך כלל המכשיר מפיק חום מהאדמה, מהאוויר או מהמים (בהתאם לסוג המכשיר).
2. בתוך המכשיר מותקן מאייד מיוחד., אשר מלא בקירור.
3. כאשר הוא במגע עם הסביבה החיצונית חומר הקירור רותח ומתאדה.
4. אחרי זה נוזל הקירור נכנס למדחס בצורת אדים.
5. שם זה מתכווץ - בזכות זה הטמפרטורה שלו עולה באופן משמעותי.
6. לאחר מכן, הגז המחומם נכנס למערכת החימום., מה שמוביל לחימום נוזל הקירור העיקרי, המשמש לחימום המקום.
7. נוזל הקירור מתקרר לאט לאט. בסוף זה חוזר לנוזל.
8. לאחר מכן, נוזל הקירור נכנס לשסתום מיוחד, מה שמוריד את הטמפרטורה שלו בצורה משמעותית.
9. בסוף, נוזל הקירור חוזר למאייד., ולאחר מכן מחזור החימום חוזר על עצמו.

תמונה 1. עקרון הפעולה של משאבת חום מי תהום. נושא החום הקר מוצג בכחול, החם באדום.

יתרונות:

• ידידותי לסביבה. מכשירים כאלה נחשבים למקורות אנרגיה מתחדשים, שאינם מזהמים את האטמוספירה בפליטותיהם (בעוד שבמקרה של שימוש בגז טבעי נוצרים גזי חממה מזיקים, ושריפת פחם משמשת לעתים קרובות לייצור חשמל, אשר גם מזהם את האוויר).
• אלטרנטיבה טובה לגז. משאבת חום אידיאלית לחימום חדרים במקרים בהם השימוש בגז קשה מסיבה זו או אחרת (לדוגמה, כאשר הבית ממוקם רחוק מכל רשתות החשמל העיקריות). למשאבה יש גם יתרון על פני חימום בגז בכך שהיא אינה דורשת אישור מדינה להתקנת מכשיר כזה (אך בעת קידוח באר עמוקה, עדיין תצטרכו להשיג אותו).
• מקור חום נוסף במחיר סבירהמשאבה אידיאלית כמקור כוח עזר זול (האפשרות הטובה ביותר היא להשתמש בגז בחורף ובמשאבה באביב ובסתיו).

פגמים:

1. מגבלות תרמיות בעת שימוש במשאבות מיםכל מכשירי החימום פועלים היטב בטמפרטורות חיוביות, ואילו במקרה של פעולה בטמפרטורות שליליות, משאבות רבות מפסיקות לפעול. הסיבה לכך היא בעיקר העובדה שהמים קופאים, מה שמקשה על השימוש בהם כמקור חום.
2. בעיות עלולות להתעורר במכשירים המשתמשים במים כחום. אם משתמשים במים לחימום, יהיה צורך למצוא מקור יציב שלהם. לרוב, יש לקדוח באר לשם כך, דבר שעשוי להגדיל את עלות התקנת המכשיר.

סוגים עיקריים, עקרונות הפעולה שלהם

כל משאבות החום נבדלות זו מזו במקור האנרגיה שלהן. קטגוריות עיקריות של מכשירים: קרקע-מים, מים-מים, אוויר-מים ואוויר-אוויר.

המילה הראשונה מציינת את מקור החום., א השני פירושו למה הוא הופך במכשיר.

לדוגמה, במקרה של התקן קרקע-מים חום מופק מהאדמה ואז מומר למים חמים, המשמש כמחמם במערכת החימום. להלן נבחן את סוגי משאבות החום לחימום ביתר פירוט.

קרקע-מים

מתקני מי תהום להפיק חום ישירות מהאדמה באמצעות טורבינות או קולטים מיוחדיםבמקרה זה, המקור הוא האדמה, אשר מחממת את הפריאון. היא מחממת את המים במיכל המעבה. במקרה זה, הפריאון מתקרר וחוזר לכניסת המשאבה, והמים המחוממים משמשים כנוזל קירור במערכת החימום הראשית.

מחזור חימום נוזלי נמשך כל עוד המשאבה מקבלת חשמל מהרשת. השיטה היקרה ביותר, מבחינה כלכלית, היא שיטת הקרקע-מים, שכן כדי להתקין טורבינות וקולטים יהיה צורך לקדוח בארות עמוקות או לשנות את מיקום הקרקע על פני שטח גדול.

מים-מים

לפי המאפיינים הטכניים שלהן, משאבות מים למים דומה מאוד למכשירים ברמת מי תהום כאשר ההבדל היחיד הוא שבמקרה זה, מים, ולא אדמה, משמשים כמקור החום העיקרי. המקור יכול להיות גם מי תהום וגם מים ממאגרים שונים.

תמונה 2. התקנת מבנה למשאבת חום מים-למים: צינורות מיוחדים שקועים במאגר.

מכשירי מים-למים זול משמעותית משאבות קרקע למים, מכיוון שהתקנתן אינה דורשת קידוח בארות עמוקות.

ייתכן שתתעניין גם ב:

4 נוסחאות הקובעות את החום בבית: כללים לחישוב משאבת סירקולציה למערכת חימום

באילו מקרים אי אפשר להסתדר בלי אספקת חשמל רציפה למשאבת חימום?

בחירה כמעט מושלמת: תנור הסאונה Berezka. מדוע הוא מתאים לרבים?

אוויר-מים

יחידות אוויר-מים לקבל חום ישירות מהסביבה. מכשירים כאלה אינם דורשים קולט חיצוני גדול כדי לאסוף חום, ואוויר רחוב רגיל משמש לחימום הפריאון. לאחר החימום, הפריאון פולט חום למים, ולאחר מכן המים החמים נכנסים למערכת החימום דרך צינורות. מכשירים מסוג זה זולים למדי., מכיוון שהמשאבה אינה דורשת סעפת יקרה כדי להפעיל אותה.

אֲוִיר

יחידת אוויר-אוויר מקבלת גם חום ישירות מהסביבה, ולצורך פעולתה היא דורשת גם אין צורך בסעפת חיצוניתלאחר מגע עם אוויר חם, הפריאון מתחמם, ואז הפריאון מחמם את האוויר במשאבה. לאחר מכן האוויר הזה משתחרר לחדר, אשר... מוביל לעלייה מקומית בטמפרטורה. מכשירים מסוג זה גם זולים למדי, שכן פעולתם אינה דורשת התקנה של סעפת יקרה.

תמונה 3. עקרון הפעולה של משאבת חום אוויר-אוויר. נושא חום בטמפרטורה של 35 מעלות נכנס לרדיאטורי חימום.

חישוב למערכות חימום, טבלה

המדד העיקרי המציג את עוצמתו של מכשיר חימום מסוים הוא פרמטר CPT (בספרות האנגלית זה ידוע בקיצור שׁוֹטֵר). CPT - מקדם המרת חום, אשר מחושב על ידי חלוקת ההספק הכולל של המכשיר בכמות החשמל הנצרכת ליחידת זמן. לדוגמה, משאבה מסוימת X צורכת 2 קילוואט/שעה אנרגיה חשמלית, ומייצרת אותה 5 קילוואט/שעה אנרגיה תרמית - במקרה זה הערך CPT = 5/2 = 2.5.

גורם ההמרה של רוב המכשירים נמצא בטווח מ-3 עד 7, עם זאת ככל ש-CPT גבוה יותר, כך המכשיר יהיה יקר יותר. כמו כן, יש לזכור שערך ה-CPT תלוי בטמפרטורת הסביבה - אם הוא נמוך מדי, ערך ה-CPT יתחיל לשאוף ל-1 (למעשה, רק חשמל משמש לחימום נוזל הקירור, וחום חיצוני לא ישתתף בחימום הבניין).

תמונה 4. טבלה עם חישוב עוצמת משאבת חום אוויר-מים מהיצרן Sapun.

יש להצדיק את השימוש במשאבה מסוימת מבחינה הנדסית. כדי לרכוש מכשיר, יש לחשב תחילה את אובדן החום של הבניין. לשם כך נעשה שימוש בנוסחה הבאה: CT = (אונקיות * MTP * KS)/860. זה מפוענח כך:

• כמות החום (יחידות מידה - קילוואט/שעה).
• אונקיה — הנפח הכולל של הבניין.
• MTP — הפרש טמפרטורות מקסימלי. כדי לקבוע נתון זה, יש לחסר את טמפרטורת הפנים מהטמפרטורת החוץ. לדוגמה, ברצונך שטמפרטורת הפנים בחורף תהיה 20 מעלות צלזיוס, ואילו ברחוב הוא ימוקם ליד הסימן -10 מעלות צלזיוס - במקרה כזה MTP = 20 - (-10) = 30.
• ק.ס. — גורם תיקון מיוחד שלוקח בחשבון את סוג הקירות. עבור קירות מעץ, מדד KS שווה ל 3-4 יחידות, עבור קירות לבנים - 2-3, עבור לבנים בשתי שכבות - 1-2, עבור לבנים ב 2 שכבות עם בידוד - 0.5—1.
• מספר 860 — מקדם תיקון שבו מחולק הערך הסופי כדי להמיר קילוקלוריות לקילוואט-שעה.

התקנת משאבת חום

שיטת ההתקנה של המכשיר תלויה בסוג ובדגם המכשיר, כמו גם במאפייני השטח. בואו נסתכל דוגמה להתקנת משאבת חום פשוטה לחימום קרקע-מים:

• ראשית, מתבצעות עבודות הכנהבשלב זה נמדדת מפלס מי התהום, נקבעת עוצמת רשת החשמל וכו'. בסוף השלב נקדח הבאר על פי התוכנית.

תמונה 5. התקנת משאבת חום קרקע-מים: צינורות מיוחדים מוכנסים לבארות שנחפרו מראש.

• לאחר מכן גששים גיאותרמיים מורדמים לתוך בקידוחים, אשר יפיק חום מהאדמה. בשלב זה, מותקן גם מאייד עם נוזל קירור, אשר יעביר חום למדחס.
• עכשיו צריך להתקין אותו. בדרך כלל, המכשיר ממוקם בחדר ליד הבית; אזור המדחס הוא בדרך כלל פחות ממטר מרובע אחד, לכן, ככלל, מכשיר כזה מותקן בחדר קטן.
• אחרי שזה יקרה קֶשֶׁר לִשְׁאוֹב לרשת החימום של הבית באמצעות צינורותבשלב הסופי, ריצת מבחן, ואם מתגלים פגמים כלשהם, מתבצע ניפוי שגיאות.

סרטון שימושי

צפו בסרטון המסביר כיצד פועלת משאבת חום ממקור קרקע.

בטיחות ואקולוגיה

משאבת חום היא מכשיר טוב, אידיאלי לחימום בניין כמקור חום עזר.

במקרה זה, משאבים סביבתיים משמשים כדלק, ולכן משאבת החום נחשב למקור אנרגיה מתחדש.

היתרונות העיקריים הם בטיחות וידידותיות לסביבה, מכיוון שלא נעשה שימוש בשריפת גז או פחם להפעלה.

מכשיר כזה לא יפגע בבני אדם או בסביבה, אבל צריך להשתמש בו בחוכמה, כי במקרים מסוימים השימוש של המכשיר הזה ייתכן שלא מומלץ מנקודת מבט הנדסית או כלכלית.