משאבת חום אוויר-אוויר: עיקרון הפעלה, עיצוב, בחירה וחישובים

האם אתה רוצה להתקין חימום קונווקטור בבית שלך, שבו משאבת חום אוויר-אוויר משמשת לחימום נוזל הקירור, ומספקת חיסכון משמעותי בעלויות החימום? מסכים שקבלת חימום מלא בחברה עם מים חמים כמעט בחינם היא התחייבות מאוד מפתה.

אבל אתה לא יודע איך לבנות מערכת כזו כדי לחמם חדרים בצורה חלופית ולהשיג מים חמים לצרכים ביתיים?

אנו נעזור לך לסדר את הנושא הזה - המאמר מכסה את עקרון הפעולה והעיצוב של המשאבה. מערכת כזו תצטרך להוציא אנרגיה רק ​​על פעולת המדחס, ונפח החום העיקרי פשוט יילקח מהרחוב מהאטמוספירה, שעליה עדיין לא התבקשנו לשלם כסף.

כמו כן, נשקלים יתרונות הטמעתו במערכת וחסרונות משמעותיים. תשומת לב מיוחדת מוקדשת לבחירה וחישוב המשאבה.

ולמי שאוהב לעשות הכל במו ידיהם, אנו מציעים לבנות משאבה כזו בעצמך, באמצעות חומרים זמינים. כדי לעזור, אנו מספקים חומרי צילום והמלצות וידאו על תכנון ותפעול משאבת חום אוויר.

מאפייני משאבת חום אוויר-אוויר

כל משאבת חום שייכת לציוד מהכדור אנרגיה חלופית. הוא לוקח את האנרגיה התרמית של מסות אוויר ברחוב, מהחלל שמסביב בתוך הבית, על מנת לחמם באמצעותה חפצים למגורים ולא למגורים.

הוא אינו משתמש בדלקים דליקים.

משאבת חום חיצונית (TN) אוויר לאוויר דומה למזגן אינוורטר, מערכת מפוצלת מהגוש החיצוני והפנימי.

ולפי עקרון הפעולה, הוא מזכיר יותר מקרר, רק שהוא פועל "ההפך". אבל בניגוד לשניהם, משאבת חום זו מסוגלת גם לקרר וגם לחמם את המוני האוויר בבית.

משאבת החום לוקחת אנרגיה תרמית ברמה נמוכה מהאווירה החיצונית ומחממת איתה את אוויר החדר לטמפרטורות נוחות

עקרון הפעלה ומבנה פנימי

פעולתו של HP אוויר-אוויר מבוססת על תופעה פיזיקלית פשוטה של ​​תרמודינמיקה – כאשר נוזל מתאדה, הוא מקרר את פני השטח ממנו הוא מתפזר. לדוגמה, אדים מעל ספל תה חם מדגימים את אותה השפעה.

מקרר רגיל עובד על עיקרון זה. בתוכו צינורות שדרכם מסתובב נוזל קירור בלחץ גבוה. זה לוקח חום מהפנים של המקפיא, הופך מעט יותר חם.

לאחר מכן החום שנאסף משתחרר לאוויר החדר דרך מחליף חום (הסורג בחלק האחורי של המקרר).

בחורף, משאבת החום אוויר-אוויר מחממת את אוויר החדר, ובקיץ היא יכולה לקרר אותו

וכדי שהקירור יתקרר לטמפרטורות הפעלה, הוא נדחס במדחס. יתר על כן, במהלך מחזור הפעולה פריאון בתוך המערכת מדחס-מעבה-מאייד משתנה כל הזמן מגזי לנוזל ובחזרה.

משאבת חום מקור אוויר מתפקדת בדיוק באותו אופן. רק שהוא לוקח חום מהרחוב, ולא ממקפיא סגור. גם אם בחוץ כפור, עדיין יש הרבה אנרגיה תרמית באטמוספירה.

כדי להפיק חום, משאבת חום צריכה רק את האנרגיה המושקעת להפעלת המדחס. התרשים מציג בפירוט את תהליך העברת החום

משאבת חום אוויר-אוויר מורכבת מהאלמנטים הבאים:

• מַדחֵס;
• מאייד עם מאוורר אוויר מאולץ;
• שסתום התפשטות;
• צינורות נחושת לשאיבת פריאון בין הרחוב לבית;
• מעבה עם מאוורר המספק אוויר מחומם לחדר.

שלושת האלמנטים הראשונים מרכיבים את היחידה החיצונית, והאחרון שייך לחלק הפנימי של משאבת החום. צינורות נחושת מבודדים בחום מיועדים לתנועה רציפה של נוזל קירור בין מודולי המערכת המפוצלים הללו.

תנועת פריאון במשאבת חום מתרחשת במעגל קסמים, וכתוצאה מכך הוא מתכווץ ומתרחב כל הזמן

אלגוריתם ההפעלה של משאבת חום אוויר-אוויר הוא כדלקמן:

1. אוויר חיצוני נמשך לתוך היחידה החיצונית על ידי מאוורר ונאלץ דרך הסנפירים של המאייד החיצוני. פריאון שמסתובב דרך מחליף החום סופג את האנרגיה התרמית הזמינה בו, תוך שהוא עובר למצב גזי.
2. לאחר מכן הגז נכנס למעבה, שם הוא נדחס. ואז הוא נשאב דרך צינורות נחושת ליחידה הפנימית.
3. במעבה הממוקם בבית, הגז הופך חזרה לנוזל, ומעביר חום לאוויר הפנימי.
4. ואז הלחץ העודף משתחרר דרך שסתום ההרחבה, והפריאון הנוזלי נשלח שוב למאייד הראשוני.

הטמפרטורה של פריאון הנכנס ליחידה החיצונית תמיד נמוכה מטמפרטורת הסביבה. לכן, זה תמיד לוקח חום מהאטמוספירה.

אבל רמת ה"קירור" של נוזל הקירור במערכת קבועה, והטמפרטורה החיצונית משתנה כל הזמן.מסיבה זו, בכפור חמור, TN מאבד את האפקטיביות שלו.

מחזור התנועה של נוזל הקירור של משאבת חום אוויר-אוויר: 1. הוא נדחס על ידי מדחס, 2. הוא מתעבה במחליף החום, נותן חום, 3. הוא נכנס למחליף החום החיצוני בצורה של נוזל, 4. הוא מתאדה שם, לוכד את האנרגיה התרמית של הסביבה החיצונית במהלך האידוי, 5. חוזר שוב אל הקבל

כדי להגביר את עוצמת משאבת החום, משטחי המעבה והמאייד נעשים גדולים ככל האפשר. ולפעולה ללא הפרעה בחורף, מחליף החום החיצוני מצויד במערכת הפשרה משלו.

יתרונות וחסרונות של משאבת חום אוויר

לכל מערכת מורכבת מבחינה טכנית יש יתרונות וחסרונות משלה. חוברות פרסום הן דבר אחד, אבל במציאות, בעלי משאבות חום מסתכנים להיתקל בבעיות מסוימות.

יחידות חימום/קירור אוויר-אוויר מועילות ממספר סיבות.

היתרונות העיקריים כוללים:

• רבגוניות. המערכות מאפשרות לחמם ולקרר חדרים בהתאם לייעוד החדר, הצרכים ועונת האקלים.
• ידידותיות לסביבה. הם מאפשרים להפסיק לחלוטין שריפת גז טבעי, פחם, עצי הסקה וכו' המזהמים את הסביבה הטבעית במוצרי בעירה.
• קל להתקנה. הרכבת מערכת ממרכיבים המיוצרים במפעל אינה קשה. אתה יכול לבנות משאבת חום בעצמך באמצעות חומרים זמינים.
• בטיחות אש. תהליך הפקת החום אינו כרוך בשימוש בדלק. גם שיבושים בהפעלת המתקן לא יובילו לשריפות.
• חסכוני. הם אטרקטיביים בשל מקדם העברת החום הגבוה שלהם בעלויות מינימליות (עבור 1 קילוואט חשמל שנצרך הם מייצרים 4-5 קילוואט חום). בנוסף, הם משלמים על עצמם במהירות.
• סבירות. העלות של מערכות מתוצרת המפעל מאפשרת כמעט לכולם לרכוש משאבת חום. התקנה עצמית תהיה כמעט בחינם.
• קלות שימוש. המכשיר המורכב ביותר במערכת הוא המדחס, שתחזוקתו קשה להתמודד איתו. עם העומס הטיפוסי של משאבות חום, מדחסים רק לעתים רחוקות נכשלים לפני הזמן שהובטח על ידי היצרן.

כדי לארגן חימום בחדר אחד זה מספיק להתקין מערכת מפוצלת, תליית מודול חיצוני על החזית, וקונווקטור על הקיר הפנימי. כדי לחמם מספר חדרים, תצטרך להתקין ערוצי חלוקת אוויר מחוממים.

על כל קילוואט חשמל שנצרך, משאבת החום מפיקה עד חמישה קילוואט של אנרגיה תרמית

כל השליטה במשאבת החום אוויר-אוויר מתבצעת על ידי אוטומציה מובנית. לא תצטרך להקדיש תשומת לב מיוחדת לתפעול והתצורה של מערכת זו. אתה רק צריך לנקות באופן קבוע את מסנני האוויר ולהחליף אותם מדי פעם.

בין ההיבטים השליליים של משאבות חום הם:

• אמנם לא משמעותי, אבל עדיין רעשי רקע;
• תלות ישירה של יעילות המערכת בטמפרטורה חיצונית;
• עלייה בצריכת החשמל כשנעשה קר בחוץ;
• אבק התלוי כל הזמן באוויר עקב פעילות רציפה של המאוורר והסעת אוויר בחדר;
• תלות באספקת חשמל (לפעולה ללא הפרעה יידרש גנרטור).

בטמפרטורות בחוץ עד -10 מעלות צלזיוס, הכל עובד בצורה מושלמת; החום הנלקח מהרחוב מספיק כדי ליצור תנאים נוחים בבית. אבל עם קירור נוסף, היעילות של משאבת החיתוך פוחתת.

אם הקוטג' בנוי באזור עם אקלים קר וכפור חמור בחורף, אז אתה לא יכול להסתדר בלי דוד או אח נוסף.

באקלים חם, משאבת חום מקור אוויר מתמודדת עם משימות החימום של בית פרטי ללא בעיות, אך בכפור חמור מקור חום נוסף לא יזיק

ל הסדר של חימום אוויר מערכות כאלה הן אידיאליות. צריכת אנרגיה מינימלית, מאמץ התקנה ובעיות תחזוקה. אבל הם לא יכולים לחמם מים. כדי לעשות זאת, יהיה עליך להתקין בנוסף דוד או להתחבר לרשתות מרכזיות.

משאבות חום אוויר-אוויר הן הדרך האופטימלית לחמם מבנים העשויים מעץ או SIP. לבניינים כאלה יש הפסדי חום נמוכים, וקיבולת משאבת החום האווירית לחימוםם היא בשפע.

בקיץ ניתן להשתמש במשאבת חום אוויר-אוויר לחימום מי הבריכה

הבדלים מהותיים ממיזוג אוויר

חיצונית, משאבת חום אוויר-אוויר דומה למזגן ביתי. אבל יש לו תכונות עיצוב ייחודיות משלה ומאפיינים טכניים.

המכשיר הראשון משמש כמקור החימום העיקרי, הפועל כל השנה. והשני מיועד יותר לקירור האוויר בחום הקיץ.

התפקיד העיקרי של משאבת חום הוא חימום. עם זאת, דגמים רבים מסוגלים גם לקרר אוויר פנימי. אבל במצב הפעלה זה הם נחותים משמעותית מהמזגן מבחינת יעילות אנרגטית. זהו מקרה קיצוני של השימוש בהם.

במראה, המזגן ומחמם האוויר דומים, אך בעלי מטרות ומאפייני ביצוע שונים לחלוטין

מצד שני, רבים מזגני אינוורטר יכול לחמם אוויר פנימי. אבל הם צורכים הרבה יותר חשמל ממשאבות חום. לכל מכשיר יש מטרה משלו.

השימוש ב-HP אוויר-אוויר הוא בעיקר מעבר למקורות אנרגיה מתחדשים.

מערכות אלו חסכוניות, למרות ההשקעה הראשונית הגדולה של הכסף. ההפחתה בחשבונות החימום משלמת את כל העלויות הראשוניות.

בחירה וחישובים של משאבת חום

משאבת חום אוויר-אוויר תהיה יעילה רק אם היא נבחרה נכון. יש צורך לחשב את הכוח שלו מראש בהתאם לשטח המרובע של הבית. ורק אז תסתכל על המחירים של יצרנים שונים.

החישובים משתמשים במקדם יעילות האנרגיה COP (היחס בין הספק HP לאנרגיה שהוצאה).

ב"תנאי חממה" הוא מגיע לרוב ל-4-5 נקודות, והדגמים המודרניים ביותר מגיעים ל-7-8. עם זאת, כאשר הטמפרטורה החיצונית יורדת ל-15-20 מעלות צלזיוס, נתון זה יורד בחדות לשתיים בלבד.

משאבת החום מייצרת ביצועי חימום אופטימליים בטמפרטורות חיצוניות של -10...+10 מעלות צלזיוס, כך שהיא לוקחת עד ¾ מאנרגיית החום מהרחוב

בְּ חישוב של חימום אוויר יש לקחת בחשבון:

• בידוד תרמי ובידוד של הנחות;
• שטח חדרים;
• מספר האנשים המתגוררים בקוטג';
• תנאי אקלים כלליים של האזור בו נמצא הבית.

עבור רוב הבתים, יש צורך בכ-0.7 קילוואט של משאבת חום על כל עשרה מטרים רבועים. אבל הכל כאן הוא די שרירותי. אם התקרות גבוהות מ-2.7 מ' או שהקירות והחלונות מבודדים בצורה גרועה, יידרש יותר חום.

ישנם יצרנים רבים של משאבות חום אוויר-אוויר גם באסיה וגם באירופה.

למערכות יש ביקורות טובות מ דייקין, דימפלקס, היטאצ'י, ויילנט, מיצובישי, פוג'יטסו, מוֹבִיל, Aertec, פנסוניק ו טושיבה. כמעט כל הדגמים שלהם מותאמים לתנאי ההפעלה הביתיים והוכיחו את עצמם היטב.

גם עם עליות מתח, הם אינם נשברים וממשיכים לעבוד כראוי לאחר הדלקת החשמל.

המחיר של הפעלת משאבות חום אוויר משתנה בין 90 ל 450 אלף רובל. כאן, הרבה תלוי לא רק בכוח היחידה, אלא גם בפונקציונליות הנוספת ובארץ הייצור.

דגמים נבחרים משלימים:

• מסננים לטיהור וחיטוי אוויר;
• מחממי גיבוי;
• גנרטורים חשמליים;
• מודולי GSM לניהול מערכת;
• מייננים ואוזוניזרים.

תרגול מראה כי בכפור מתחת ל-15 מעלות צלזיוס, חדרים המחוממים רק על ידי משאבת אוויר חום הופכים קרירים. וללא תנור חימום נוסף, החדרים בכנות לא מריחים נוח.

עם זאת, באזורים הדרומיים, שבהם כפור כזה נדיר, HP יעילה למדי ויותר ממצדיקה את הכסף שהוצא על ידי חיסכון במשאבי אנרגיה.

תוצרת בית ממקרר ישן

זה די קשה להרכיב משאבת חום אוויר-אוויר ממדחסים וקבלים בודדים ללא ידע הנדסי מיוחד. אבל עבור חדר קטן או חממה, אתה יכול להשתמש במקרר ישן.

את משאבת חום האוויר הפשוטה ביותר ניתן לייצר ממקרר על ידי הארכת צינור אוויר לתוכה מהרחוב ותליית המאוורר על הסורג האחורי של מחליף החום.

כדי לעשות זאת, אתה צריך לעשות שני חורים בדלת הקדמית של המקרר. דרך המקפיא הראשון ייכנס אוויר הרחוב למקפיא, ודרך התחתון השני הוא יוזרם חזרה לרחוב.

יחד עם זאת, במהלך מעברו בתא הפנימי, הוא יפלוט חלק מהחום הקיים בו לפראון.

אתה יכול גם פשוט לבנות את מכונת הקירור בקיר כשהדלת פתוחה כלפי חוץ, ומחליף החום מאחור לתוך החדר. אבל יש לקחת בחשבון שהכוח של דוד כזה יהיה קטן, והוא צורך הרבה חשמל.

האוויר בחדר מחומם על ידי מחליף חום בחלק האחורי של המקרר. עם זאת, משאבת חום כזו יכולה לפעול רק בטמפרטורות חיצוניות שאינן נמוכות מפלוס חמש צלזיוס.

מכשירי חשמל ביתיים אלו מיועדים לשימוש פנימי בלבד.

בקוטג' גדול, מערכת חימום האוויר תצטרך להיות מתווספת בתעלות אוויר המפיצות אוויר חם באופן שווה בכל החדרים

התקנה של משאבת חום אוויר-אוויר פשוטה ביותר. יש צורך להתקין את הבלוקים החיצוניים והפנימיים, ולאחר מכן לחבר אותם זה לזה עם מעגל עם נוזל קירור.

החלק הראשון של המערכת מותקן בחוץ: ישירות על החזית, הגג או ליד המבנה. את השני בבית אפשר להניח על התקרה או הקיר.

מומלץ להתקין את היחידה החיצונית במרחק מטרים ספורים מהכניסה לבקתה ורחוק מהחלונות, אל תשכח את הרעש שמייצר המאוורר.

והפנימי מותקן כך שזרימת האוויר החם ממנו מתפשטת באופן שווה בכל החדר.

אם אתם מתכננים לחמם בית עם מספר חדרים בקומות שונות באמצעות משאבת חום אוויר-אוויר, תצטרכו להתקין מערכת של תעלות אוורור מאולץ.

במקרה זה, עדיף להזמין את הפרויקט ממהנדס מוסמך, אחרת הכוח של התנור עשוי לא להיות מספיק עבור כל הנחות.

מד החשמל והתקן המגן חייבים להיות מסוגלים לעמוד בעומסי השיא הנוצרים על ידי משאבת החום. כאשר יש צרור קור פתאומי בחוץ, המדחס מתחיל לצרוך חשמל פי כמה מהרגיל.

עדיף להניח קו אספקה ​​נפרד מלוח ההפצה עבור דוד אוויר כזה.

יש להקדיש תשומת לב מיוחדת להתקנת צינורות פריאון. אפילו השבבים הקלים ביותר בפנים עלולים לפגוע בציוד המדחס.

אתה לא יכול בלי כישורי הלחמת נחושת כאן. ככלל, מילוי קירור צריך להיות מופקד בידי איש מקצוע כדי למנוע בעיות עם דליפות קירור מאוחר יותר.

הוראות שלב אחר שלב להכנת משאבת חום ממקרר מתוארות ב המאמר הזה.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

עקרון הפעולה של מערכת הפיצול התרמית אוויר לאוויר:

משאבת חום אוויר במערכת החימום של בית דו קומתי:

מזגן אינוורטר או משאבת חום אוויר - מה עדיף?

משאבות חום אוויר-אוויר הן מכשירים יעילים ביותר. הם קלים לתחזוקה, נוחים לשימוש וחסכוניים.

יש כיום מגוון עצום של מערכות דומות במבצע; אתה יכול לבחור מתקן חימום לכל בית. אתה רק צריך לחשב נכון את כוחו, ואז הוא ישמש ביעילות במשך שנים רבות.

מה דעתך על היעילות וההיתכנות של שימוש במשאבות חום אוויר-אוויר? שתפו את דעתכם, השאירו משוב על השימוש ביחידות ושאלו שאלות. טופס התגובה נמצא למטה.