Bơm nhiệt không khí: nguyên lý hoạt động, thiết bị, lựa chọn và tính toán

Thiết bị bơm nhiệt

Nguyên lý hoạt động đã được biết đến từ lâu. Có ba mạch kín - bên trong, máy nén, bên ngoài.

Các thành phần chính:

1. Hệ thống nhiệt. Tốt nhất là sử dụng hệ thống sưởi dưới sàn. Một lựa chọn bổ sung là cung cấp nước nóng.
2. Tụ điện. Truyền năng lượng thu được bên ngoài từ môi chất lạnh (thường là freon) sang chất mang nhiệt (nước) để sưởi ấm.
3. Thiết bị bay hơi. Chọn năng lượng nhiệt từ chất làm mát (ví dụ, ethylene glycol) lưu thông trong mạch ngoài.
4. Máy nén. Nó bơm chất làm lạnh từ thiết bị bay hơi, chuyển nó từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng, tăng áp suất và làm mát nó trong bình ngưng.
5. Van giãn nở. Được lắp đặt với thiết bị bay hơi. Điều chỉnh dòng chảy của môi chất lạnh.
6. Đường viền bên ngoài. Nó được đặt dưới đáy của một hồ chứa hoặc hạ xuống các giếng.
7. Máy bơm của một đường viền bên trong và bên ngoài.
8. Tự động hóa.Điều khiển hệ thống theo một lượng nhiệt định trước của không gian và sự thay đổi của nhiệt độ ngoài trời.

Đường viền bên ngoài trong ao gần tòa nhà trông như thế này.

Người thu hái có hiệu quả quanh năm. Vào mùa đông, ở độ sâu hơn 3 mét, nhiệt độ nước đủ để sưởi ấm.

Sau dàn bay hơi, chất làm lạnh đi qua máy nén tại đó áp suất và nhiệt độ của nó tăng lên. Sau đó, trong bình ngưng, nó tỏa nhiệt cho hệ thống sưởi ấm.

Sau đó, chất làm lạnh đi qua một lỗ thoát tại đó áp suất giảm mạnh do giãn nở. Khi chuyển sang trạng thái khí, nhiệt độ của chất làm lạnh giảm gần như ngay lập tức. Quá trình này có thể được cảm nhận trong thực tế khi tiếp nhiên liệu cho bật lửa gas từ một lon khí đốt hóa lỏng. Sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể góp phần vào sự hấp thụ nhiệt hiệu quả của chất làm lạnh từ mạch bên ngoài.

Ngoài ra còn có một tùy chọn bộ sưu tập mở. Có thể sử dụng khi nước có chất lượng tốt. Khi đó hệ thống và máy bơm không bị đe dọa bởi quá trình đóng cặn, lắng đọng muối cứng, gia tốc ăn mòn.

Những máy phát nhiệt như vậy chỉ được ứng dụng thực tế sau cuộc khủng hoảng năng lượng những năm 70 của thế kỷ trước.

Cho đến lúc đó, sự phát triển của họ đã bị cản trở bởi sự rẻ tiền tương đối của các nguồn năng lượng - dầu, khí đốt, v.v. Ngoài ra, sự không hoàn hảo của công nghệ đã cản trở sự ra đời hàng loạt của đổi mới.

Có thể cài đặt DIY không?

Bất chấp sự phức tạp về mặt kỹ thuật của máy bơm nhiệt, chúng có thể được lắp đặt độc lập. Nói chính xác hơn, bạn có thể tự do làm tất cả “công việc bẩn thỉu” bằng chính tay mình: lắp đặt đường ống kỹ thuật và mạng lưới điện, treo dàn lạnh và dàn nóng.Tài liệu hộ chiếu cho từng loại máy bơm nhiệt cụ thể chứa thông tin toàn diện về điều kiện lắp đặt của các khối, độ dốc, chiều dài và các khúc cua cho phép của các tuyến đường kỹ thuật.

Tất cả những gì còn lại sau này là mời một chuyên gia, người sẽ kiểm tra cài đặt chính xác của hệ thống và đảm bảo vận hành chính xác của nó. Bạn không thể tự mình làm công việc này: bạn cần có thiết bị làm sạch và khử khí hệ thống, nạp chất làm lạnh - nói chung, quá trình này khá công nghệ và phức tạp.

Cần nhấn mạnh rằng việc lắp đặt hệ thống điều hòa không khí như vậy không được thực hiện "bay". Cần phải tính toán chi tiết sơ bộ, đặc biệt, cần xác định loại thiết bị phù hợp với điều kiện khí hậu cụ thể và tính toán đủ công suất của nó. Tất nhiên, việc sưởi ấm khu vực dựa trên máy bơm nhiệt thậm chí còn gây ra nhiều khó khăn hơn trong việc thiết kế và phối hợp công việc với các nhà thầu xây dựng.

Quy tắc cài đặt cơ bản

Để lắp đặt lò sưởi tuần hoàn tự nhiên chất lượng cao, phải thực hiện các bước quan trọng sau:

1. Tốt hơn là đặt máy sưởi tản nhiệt dưới cửa sổ ở cùng độ cao.
2. Lắp đặt lò hơi.
3. Lắp đặt bình giãn nở.
4. Kết nối các phần tử đã lắp đặt với đường ống.
5. Đặt chất làm mát vào hệ thống sưởi và kiểm tra tất cả các bộ phận xem có rò rỉ không.
6. Khởi động lò hơi và tận hưởng hơi ấm của ngôi nhà của bạn.

Thông tin quan trọng từ người cài đặt:

1. Lò hơi phải được lắp đặt càng thấp càng tốt.
2. Các đường ống phải được đặt với độ dốc về phía sau.
3. Nên tránh một số lượng lớn cuộn dây trong hệ thống.
4. Sử dụng ống có đường kính lớn.

Chúng tôi hy vọng rằng chúng tôi đã tiết lộ tất cả các sắc thái của một hệ thống sưởi ấm không có máy bơm sẽ giúp sưởi ấm ngôi nhà của bạn.

Để biết thông tin về cách lắp đặt hệ thống sưởi ấm không có máy bơm, hãy xem giải thích về mạch trọng lực trong video sau:

Trang 3

Bơm tuần hoàn hiện có sẵn như một tùy chọn trong hệ thống sưởi ấm chất lỏng. Chúng được sử dụng để sưởi ấm tất cả các loại nhiên liệu.

Trong hầu hết các trường hợp, việc lắp đặt thêm một máy bơm trong hệ thống tuần hoàn tự nhiên làm tăng đáng kể tốc độ di chuyển và sưởi ấm của căn phòng. Bản thân thiết bị này không có thiết kế đặc biệt phức tạp và có kích thước nhỏ.

Cần đặc biệt chú ý đến các thông số của máy bơm và hệ thống bổ sung

Độ bền và bảo trì hệ thống

Nhiều người có thể sợ hãi trước tuổi thọ sử dụng của hệ thống là 7-10 năm do nhà sản xuất công bố. Trong thực tế, con số này cao hơn đáng kể, chỉ cần một máy bơm nhiệt có thể mất hiệu suất theo thời gian.

Điều này chủ yếu là do chất làm lạnh bị rò rỉ dần dần ra môi trường bên ngoài và bị nhiễm hơi ẩm và các tạp chất khác. Trong trường hợp này, quy trình bảo dưỡng khá đơn giản được cung cấp, bao gồm làm sạch chất làm mát và bổ sung nồng độ của nó.

Việc hao mòn các bộ phận cơ khí như máy nén hoặc quạt là không thể tránh khỏi. Tuy nhiên, một máy bơm nhiệt tốt cung cấp khả năng thay thế mô-đun các bộ phận cấu thành của nó. Độ bền của thiết bị hoàn toàn được quyết định bởi các điều kiện hoạt động của nó và sự hoàn thiện kỹ thuật của hệ thống.Làm việc quá giới hạn, đóng băng định kỳ cho dàn nóng và các vi phạm khác đối với chế độ vận hành bình thường - đây là những điều cần được loại trừ ngay từ đầu để thiết bị có thời gian tự hoàn trả và đồng thời mang lại hiệu quả như mong muốn. sự ấm cúng và thoải mái từ khi sử dụng cho ngôi nhà.

rmnt.ru

Ưu và nhược điểm

Những lợi ích của việc sử dụng máy bơm nhiệt bao gồm:

1. Khả năng áp dụng ở những ngôi làng xa xôi, nơi không có đường ống dẫn khí đốt.
2. Tiêu thụ điện tiết kiệm chỉ cho hoạt động của chính máy bơm. Chi phí thấp hơn nhiều so với khi sử dụng các thiết bị điện để sưởi ấm không gian. Máy bơm nhiệt không tiêu tốn nhiều năng lượng hơn tủ lạnh gia đình.
3. Khả năng sử dụng máy phát điện diesel và các tấm pin mặt trời làm nguồn năng lượng. Có nghĩa là, trong trường hợp mất điện khẩn cấp, hệ thống sưởi của ngôi nhà sẽ không dừng lại.
4. Quyền tự chủ của hệ thống, trong đó bạn không cần phải thêm nước và kiểm soát công việc.
5. Thân thiện với môi trường của việc lắp đặt. Trong quá trình hoạt động của máy bơm, không có khí được hình thành và không có khí thải vào khí quyển.
6. An toàn lao động. Hệ thống không quá nóng.
7. Tính linh hoạt. Bạn có thể lắp đặt một máy bơm nhiệt để sưởi ấm và làm mát.
8. Độ bền của hoạt động. Máy nén yêu cầu thay thế định kỳ 15 đến 20 năm một lần.
9. Việc giải phóng mặt bằng, được dành cho phòng lò hơi. Ngoài ra, không cần phải mua và dự trữ nhiên liệu rắn.

Nhược điểm của máy bơm nhiệt:

1. Việc lắp đặt rất tốn kém, mặc dù nó phải trả cho chính nó trong vòng năm năm;
2. Ở các khu vực phía Bắc, việc sử dụng thêm các thiết bị sưởi sẽ được yêu cầu;
3. Việc lắp đặt đất, mặc dù hơi vi phạm hệ sinh thái của trang web: nó sẽ không hoạt động để sử dụng lãnh thổ cho một khu vườn hoặc vườn rau, nó sẽ trống rỗng.

Hoạt động của hệ thống sưởi ấm từ một máy bơm như vậy

Nguyên tắc hoạt động của bản thân cài đặt đã được mô tả ở trên. Kết quả là, chất mang nhiệt được làm nóng trong mạch thứ hai của bộ trao đổi nhiệt, sau này sẽ đóng vai trò là nguồn nhiệt để sưởi ấm tòa nhà hoặc các phòng riêng lẻ.

Tùy chọn cổ điển để phân phối chất làm mát được làm nóng là kết nối bộ trao đổi nhiệt với hai đường riêng biệt với ống góp phân phối và bộ đun nước. Lần lượt, máy sưởi, hệ thống sưởi dưới sàn và các thiết bị khác được kết nối với lược. Việc phân phối như vậy là cần thiết vì các chế độ hoạt động của hệ thống nước nóng và sưởi ấm khác nhau.

Dòng máy bơm nhiệt hòa nước quyết định công suất lắp đặt từ 2 đến 120 kw cho phép bạn lựa chọn thiết bị cấp nhiệt và cấp nước nóng cho công trình nhà ở bất kỳ khu vực nào.

Chế độ không khí lạnh

Thiết kế của máy bơm nhiệt không chỉ cho phép sưởi ấm ngôi nhà vào mùa đông mà còn cung cấp không khí mát mẻ vào những ngày nóng nực của mùa hè. Để làm được điều này, sự tuần hoàn của chất làm lạnh được bắt đầu theo một chu trình ngược lại. Tuy nhiên, việc làm mát các thiết bị sưởi sẽ không mang lại hiệu quả như mong muốn, vì luồng khí lạnh đi xuống sẽ không thể tạo điều kiện thoải mái trong toàn bộ thể tích của căn phòng. Vì vậy, để sử dụng dàn lạnh nước cho điều hòa thì cần phải có bộ phận thổi gió đối lưu bằng quạt gió.

Ngoài ra, một van 4 ngã, một van tiết lưu thứ hai và 2 đường ống được lắp đặt thêm trong mạch tuần hoàn.Khi van được chuyển đổi, dòng đóng theo hướng của van tiết lưu "mùa đông" và mở theo hướng của van tiết lưu "mùa hè", và chất làm mát được làm mát được cung cấp cho bộ đối lưu. Tính năng đun nước nóng cũng sẽ bị tắt.

Chi phí của việc cải tiến như vậy, có tính đến thiết bị, vật liệu và công việc bổ sung, có thể khá tương đương với chi phí của một máy điều hòa không khí. Do đó, trong hầu hết các trường hợp, sẽ khá hợp lý nếu bạn từ chối hoạt động ở chế độ chia nhỏ, mà chỉ cần mua một thiết bị điều hòa không khí.

Tại sao không phải là gỗ?

Hàng xóm hầu hết sử dụng bếp đốt củi, nhưng lựa chọn này ban đầu không theo ý muốn của họ. Hàng năm, cần thiết phải cung cấp nhiên liệu, làm sạch lò hơi, theo dõi quá trình đốt cháy của nó. Với điện, mọi thứ đơn giản hơn nhiều - bạn nhấn công tắc bật tắt, nó trở nên ấm áp. Nhược điểm duy nhất của phương pháp này là chi phí điện năng cao. Vào thời điểm hệ thống sưởi được đưa vào sử dụng, một kilowatt giờ ở Vùng Mátxcơva có giá 5,29 rúp.

Đương nhiên, chúng tôi muốn sử dụng một cách tiết kiệm tài nguyên có giá trị như vậy, đó là lý do tại sao chúng tôi quyết định sử dụng máy bơm nhiệt không khí. Đây là phiên bản rẻ nhất của nó, nó hoạt động gần giống như một chiếc máy điều hòa nhiệt độ.

Hệ thống sưởi ấm dựa trên máy bơm nhiệt

Năng lượng nhiệt do máy bơm nhiệt tạo ra có thể được sử dụng theo bất kỳ cách nào. Theo quy định, thiết bị như vậy được sử dụng để làm nóng nước, sau đó được sử dụng để cung cấp nước nóng (nhà bếp, phòng tắm, bồn tắm) và để sưởi ấm.

Thực tiễn cho thấy sử dụng hệ thống sưởi dưới sàn tốt hơn sưởi bằng bộ tản nhiệt. Ngoài thực tế rằng đây là nhiệt mềm và không cần đun nước đến nhiệt độ cao, còn có một yếu tố thứ ba, và quan trọng là về mặt kinh tế.

Nhiệt độ của nước được làm nóng càng thấp thì hiệu suất của bất kỳ máy bơm nhiệt nào càng cao.Nếu đối với bộ tản nhiệt, nước nên được làm ấm lên đến 50-55 độ, thì đối với sàn ấm - 30-35 độ. Ngay cả khi nhiệt độ nước đầu vào là 1-2 độ, sự khác biệt về hiệu suất sẽ là khoảng 30%.

Không khí thường được sử dụng để sưởi ấm không gian. Điều này đặc biệt hiệu quả ở những vùng có nhiệt độ không giảm xuống dưới 0 và cả khi sử dụng máy bơm nhiệt làm nguồn nhiệt năng bổ sung.

Thuận tiện nhất là sử dụng các đơn vị cuộn dây quạt cho việc này, nhưng để lắp đặt chúng, bạn sẽ phải xây dựng một trần giả hoặc hy sinh tính thẩm mỹ. Nếu có hệ thống thông gió cưỡng bức, bạn có thể sử dụng nó để cung cấp không khí ấm.

Bây giờ máy bơm nhiệt không phổ biến ở CIS hơn các nước khác. Chúng ta vẫn có những nguồn nhiệt truyền thống rẻ tiền như than đá, khí đốt và gỗ. Nhưng tình hình liên tục thay đổi và máy bơm nhiệt ngày càng được sử dụng nhiều hơn để sưởi ấm cho các ngôi nhà và các tòa nhà không phải nhà ở.

Trong bài viết này, chúng tôi đã cố gắng mô tả chi tiết những ưu và nhược điểm của các loại máy bơm nhiệt. Chúng tôi hy vọng nó hữu ích cho bạn. Đừng quên chia sẻ bài viết với bạn bè của bạn!

Ưu điểm hay nhược điểm?

Kể từ khi những thiết bị này xuất hiện với chúng tôi tương đối gần đây, nhiều người Nga vẫn coi chúng với sự thiếu tin tưởng. Ở Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản chúng đã được sử dụng từ lâu và thành công. Tuy nhiên, không thể nói rằng thiết bị như vậy là một bí ẩn tuyệt đối đối với đất nước chúng ta, “terra incognita”.

Tại Liên Xô, các thí nghiệm cũng được thực hiện liên quan đến các nguồn năng lượng thay thế như vậy. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi.

Do đó, điều quan trọng là phải hiểu tại sao và việc thay thế các hệ thống quen thuộc bằng một hệ thống sinh thái mới có ý nghĩa không? Tiền tố "eco" trong trường hợp này có thể có nghĩa là cả sinh thái và kinh tế.

Thuận lợi

Ưu điểm đầu tiên và chắc chắn của máy bơm nhiệt là tiết kiệm năng lượng đáng kể. Đúng, họ, không giống như các bộ thu năng lượng mặt trời, cần nó, nhưng với số lượng nhỏ hơn nhiều. Ví dụ, một lò hơi điện (hoặc lò sưởi) lấy nhiều năng lượng như nó tạo ra nhiệt. Ngược lại, một máy bơm nhiệt tiêu tốn ít điện năng và tạo ra nhiệt nhiều hơn gấp ba đến bảy lần. Thiết bị có thể tiêu thụ 5 kWh, nhưng nó tạo ra ít nhất 17 kWh nhiệt. Hiệu suất cao là chất lượng hấp dẫn nhất của nồi hơi nhiệt.

1. Tiết kiệm năng lượng nghiêm trọng. Giá của tất cả các loại nhiên liệu đang tăng không thể tránh khỏi và một máy bơm nhiệt sẽ cho phép bạn thu được nhiều nhiệt hơn với chi phí năng lượng giảm.
2. Khả năng lắp đặt ở bất kỳ khu vực nào, vì không khí, nước hoặc đất có thể trở thành nguồn nhiệt. Các thiết bị liên quan đặc biệt đối với các vị trí xa đường ống dẫn khí.
3. Khả năng đảo ngược cài đặt. Máy bơm nhiệt là loại phổ thông. Vào mùa đông chúng cung cấp sự ấm áp, vào mùa hè nóng bức chúng tạo cơ hội để cung cấp sự mát mẻ cho căn phòng. Tuy nhiên, không phải dòng máy nào cũng có tính năng này.
4. Độ bền. Thiết bị nếu được chăm sóc đúng cách có thể hoạt động trơn tru từ 25-50 năm. Có thể cần thay thế máy nén sau mỗi 10-15 (tối đa 20) năm.
5. Khả năng sử dụng trong mọi điều kiện: nơi không có điện, lắp động cơ xăng hoặc diesel.
6. Tiết kiệm chi phí bảo trì. Thiết bị không đòi hỏi chi phí lớn cho nó.
7. Hoạt động liên tục ở -15 °.
8. Tự động hóa hoàn toàn của máy bơm nhiệt.
9. An toàn cho môi trường.
10. Nguồn nhiệt miễn phí.

Bên cạnh những ưu điểm, các hệ thống cũng có những điểm yếu.

Flaws

Bao gồm các:

1. Giá của máy bơm nhiệt và chi phí bố trí hệ thống địa nhiệt. Hơn nữa, thiết bị sẽ không trả hết ngay lập tức. Chủ sở hữu sẽ phải đợi ít nhất 5 năm. Ngoại lệ là các thiết bị không khí không yêu cầu đầu tư thêm.
2. Cần bổ sung thêm một nguồn nhiệt ở những vùng có nhiệt độ thường dưới -20 °. Một hệ thống như vậy được gọi là hai hóa trị. Nếu máy bơm nhiệt bị lỗi, thì bộ tạo nhiệt (lò hơi gas, lò sưởi điện) đã được kết nối.
3. Tính thân thiện với môi trường vẫn còn đang được đặt ra. Không có mối đe dọa nào đối với con người, nhưng nó tồn tại đối với hệ sinh thái. Ví dụ, vi sinh vật - vi khuẩn kỵ khí - sống trong đất. Với việc làm mát mạnh không gian gần các đường ống, chúng sẽ phải đối mặt với cái chết sắp xảy ra.
4. Gần như là nhu cầu thiết yếu để cung cấp mạng điện 3 pha trong nhà. Để máy bơm nhiệt hoạt động chính xác, cần giảm thiểu sụt áp có thể gây ra sự cố lắp đặt.

Việc sử dụng thiết bị như vậy là tối ưu trong các hệ thống sử dụng chất làm mát nhiệt độ thấp, ví dụ như “sàn ấm”.

Để hiểu liệu có nên mua và lắp đặt một máy bơm nhiệt hay không, chủ sở hữu sẽ phải đánh giá tất cả những ưu và khuyết điểm. Các "đối thủ" chính là tiết kiệm năng lượng (nhiên liệu) và chi phí mua và lắp đặt nghiêm trọng. Những nhược điểm đáng kể của HP bao gồm hiệu suất thấp trong mùa lạnh, tuy nhiên, có những kiểu máy có thể tạo nhiệt thậm chí ở nhiệt độ -35 °. Nhưng bạn sẽ phải trả nhiều hơn cho chúng.

Có đáng để bỏ tiền ra mua và lắp đặt máy bơm nhiệt không? Mọi người tự quyết định. Đầu tư một lần sẽ giúp bạn có cơ hội quên đi những hóa đơn sưởi ấm lớn mãi mãi. Ngoài ra, sự an toàn hoàn toàn cho cư dân và gần như hoàn toàn an toàn cho môi trường đã chứng minh cho sự ủng hộ của thiết bị.