Tổng quan về hệ thống bơm nhiệt không khí: Máy lạnh để sưởi ấm

Trong số các lựa chọn để sưởi ấm thay thế, không khí bơm nhiệt vào không khí được coi là hiệu quả nhất và ít tốn kém nhất. Đối với một hệ thống như vậy, không có công việc phức tạp nào được yêu cầu để đào đất hoặc khoan giếng đặc biệt bên ngoài, hoặc lắp đặt bộ tản nhiệt đắt tiền của hệ thống sưởi ấm nước truyền thống trong nhà. Nếu muốn, và với một số kỹ năng, một máy bơm nhiệt như vậy có thể được thực hiện độc lập, tiết kiệm một số tiền tương đương với một vài ngàn đô la.

Làm thế nào để một máy bơm nhiệt không khí làm việc?

Đối với một người mới làm quen với vật lý và nhiệt động lực học, ý tưởng về một máy bơm nhiệt không khí có vẻ vô lý. Có thực sự có thể ở nhiệt độ ngoài trời đáng kể dưới 0 để làm nóng không khí trong nhà đến mức chấp nhận được không? Điều này thực sự có thể, đó là lý do tại sao các mô hình công nghiệp của nhiều loại bơm nhiệt đã được bán khá thành công trong hơn một thập kỷ. Nhược điểm chính của mô hình nhà máy là giá rất cao.

Tất cả các vật thể xung quanh một người đều chứa một lượng năng lượng nhiệt nhất định. Ngay cả ở 20 độ sương giá trong không khí có tiềm năng nhiệt thấp. Một bơm nhiệt không khí thu thập năng lượng tiêu tan này và, theo nghĩa bóng, tập trung nó, sau đó làm nóng chất mang nhiệt. Trong trường hợp của chúng tôi, một lần nữa, luồng không khí lưu thông trong nhà sẽ được sử dụng để sưởi ấm.

Một yếu tố quan trọng của một hệ thống như vậy là chất làm lạnh, tức là, một chất có nhiệt độ sôi và bay hơi rất thấp. Thông thường, khí Freon được sử dụng trong công suất này, giống như trong tủ lạnh hoặc máy điều hòa không khí thông thường. Nhưng nếu trong các thiết bị này, chất làm lạnh sẽ loại bỏ nhiệt và truyền nó ra môi trường, thì trong bơm nhiệt, nó sẽ thu nhiệt trong không khí và truyền nó vào nhà.

Chu trình chuyển đổi năng lượng nhiệt tiềm năng thấp thành năng lượng tiềm năng cao có thể được mô tả như sau:

1. Quạt bơm không khí bên ngoài vào buồng bằng thiết bị bay hơi.
2. Chất làm lạnh bên trong thiết bị bay hơi nóng lên và đi vào trạng thái khí.
3. Ở dạng khí, môi chất lạnh đi vào máy nén và được gia nhiệt thêm, tiếp xúc với áp suất cao.
4. Sau đó chất làm lạnh được chuyển đến thiết bị ngưng tụ, tại đó nó mất năng lượng nhận được và trở lại trạng thái lỏng.
5. Nhiệt kết quả được sử dụng để sưởi ấm ngôi nhà.
6. Chất làm lạnh lỏng được đưa trở lại thiết bị bay hơi.

Để tăng hiệu quả của thiết bị, nên sử dụng van tiết lưu đặc biệt giữa thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi. Chu trình này, được gọi là nguyên tắc Carnot nghịch đảo, lặp đi lặp lại nhiều lần.Để tự động hóa quá trình, một bộ điều khiển tự động được bao gồm trong mạch.

Sơ đồ này minh họa nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt không khí. Năng lượng tiềm năng thấp của không khí ngoài trời được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt với tiềm năng cao

Làm thế nào để sưởi ấm một ngôi nhà với không khí?

Trải nghiệm thú vị khi sử dụng bơm nhiệt không khí được trình bày trong video sau:

Để sưởi ấm nhà một cách hiệu quả với sự trợ giúp của không khí, cần phải thực hiện ba giai đoạn làm việc:

1. Đảm bảo rằng không khí bên ngoài cần thiết cho hoạt động của bơm nhiệt được rút ra.
2. Lắp ráp các bộ phận riêng lẻ của bơm nhiệt trong một thiết bị.
3. Tạo một hệ thống sưởi ấm không khí tại nhà.

Một quạt mạnh mẽ được sử dụng để cung cấp không khí bên ngoài. Nó có thể được lắp đặt trực tiếp vào tường của tòa nhà hoặc ở một khoảng cách nào đó bằng cách chọn một nơi thích hợp trong sân của một ngôi nhà riêng. Nên đặt quạt trong một không gian mở với luồng khí tốt. Không khí sẽ vào nhà thông qua các đường ống đặc biệt. Nếu quạt được lắp đặt trong sân, thì bạn sẽ cần phải tiến hành hai đường ống: cho luồng khí từ bên ngoài và cho luồng khí ngược. Thông thường, các đường ống được đặt trong một rãnh đào trong lòng đất (đồng thời chúng cần được cách nhiệt), hoặc chúng được để trực tiếp qua tường.

Bộ phận ngoài trời của bơm nhiệt không khí có thể được đặt ở một nơi thích hợp với luồng không khí tốt: gần tường của ngôi nhà hoặc thậm chí trên mái nhà của nó

Làm thế nào để tự lắp ráp như vậy?

Thông thường, máy bơm nhiệt không khí bao gồm một số thiết bị, chẳng hạn như thiết bị bay hơi, máy nén và bình ngưng. Để sản xuất thiết bị bay hơi, bạn có thể sử dụng bình nhựa lớn, dung tích đề nghị là 100-120 lít. Một cuộn dây từ một ống đồng được đưa vào bên trong bể này, qua đó chất làm lạnh sẽ lưu thông. Để tạo ra một cuộn dây, sử dụng một xi lanh phù hợp, thường xuyên nhất là một xi lanh khí. Đường ống được quấn trên một hình trụ, và để duy trì bước chính xác giữa các vòng của cuộn dây, một đường ray đục lỗ bằng nhôm được sử dụng. Ngoài ra, trong hộp nhựa, bạn cần tạo lỗ để cung cấp và loại bỏ không khí bên ngoài. Cuộn dây bay hơi có thể dễ dàng phù hợp với công suất nhỏ hơn, tuy nhiên, vì điều này cần phải thực hiện nhiều vòng có đường kính nhỏ hơn, làm phức tạp đáng kể công việc và ảnh hưởng xấu đến chất lượng của nó.

Một cuộn dây đồng khác sẽ cần thiết cho các tụ điện. Yếu tố này thường được làm bằng một bể kim loại, sẽ phải cắt và sau đó ủ. Một cuộn dây đồng cho chất làm lạnh cũng được đưa vào bên trong và các lỗ được tạo ra thông qua đó không khí trong nhà sẽ đi vào và thải ra. Công việc được thực hiện bằng máy hàn.

Một trong những yếu tố quan trọng nhất của hệ thống là máy nén. Để làm cho yếu tố này bản thân bạn là khá vấn đề, do đó, các mô hình công nghiệp thường được sử dụng. Tùy chọn ngân sách để giải quyết vấn đề là loại bỏ máy nén làm việc khỏi hệ thống phân tách bị hỏng. Thông thường, sức mạnh của máy nén như vậy là hoàn hảo cho máy bơm nhiệt tự chế, và nguồn tài nguyên còn lại là đủ cho nhiều năm hoạt động.

Sau khi tất cả các yếu tố đã sẵn sàng, bạn nên:

1. Kết nối chúng lại với nhau.
2. Đổ đầy hệ thống bằng chất làm lạnh.
3. Kết nối thiết bị bay hơi với hệ thống nạp khí ngoài trời.
4. Kết nối bình ngưng với hệ thống sưởi ấm của ngôi nhà.

Phí môi chất lạnh là một giai đoạn khó khăn và có trách nhiệm của công việc. Để hoàn thành nhiệm vụ này, tốt hơn là mời một bậc thầy điện lạnh có kinh nghiệm. Anh ta sẽ không chỉ lấp đầy freon bằng bơm nhiệt mà còn giúp kiểm tra chất lượng của thiết bị.

Bố trí hệ thống sưởi ấm không khí

Hệ thống sưởi không khí phù hợp hơn để sử dụng với máy bơm nhiệt so với hệ thống nước truyền thống có bộ tản nhiệt cồng kềnh và đắt tiền, vì trong trường hợp này, không cần phải làm nóng chất làm mát đến nhiệt độ rất cao. Không khí nóng được phân phối trong phòng khách thông qua hệ thống ống dẫn. Điều này giúp loại bỏ sự mất nhiệt khá đáng kể, điều không thể tránh khỏi khi vận chuyển nước nóng.

Các loại ống dẫn khí khác nhau có thể được sử dụng cho bơm nhiệt không khí, thường là những cấu trúc thép mạ kẽm đáng tin cậy

Không khí nóng từ bộ trao đổi nhiệt đi vào bộ lọc, và sau đó vào hệ thống ống dẫn. Đồng thời, một lượng không khí bên ngoài nhất định được trộn lẫn với nó. Điều này đảm bảo không chỉ sưởi ấm căn phòng, mà còn trao đổi không khí chính xác.

Tất nhiên, để vận chuyển không khí ấm áp, bạn cần một chiếc quạt đủ mạnh. Các ống dẫn khí thường được đặt dọc theo các bức tường của các phòng, và không khí ấm áp đến từ các lưới cung cấp, nên đặt gần cửa sổ. Ngoài ra, hệ thống được trang bị bộ điều nhiệt cho phép bạn điều chỉnh việc sưởi ấm các phòng ở chế độ tự động.

Để gắn hệ thống sưởi ấm không khí phải dự trữ:

• ống dẫn khí đặc biệt;
• một bộ lưới cung cấp;
• băng nhôm gia cố;
• một bộ ốc vít;
• công cụ để làm việc với thép mạ kẽm.

Cả hai ống cứng và linh hoạt đã được sử dụng thành công để vận chuyển khí nóng. Đối với các cấu trúc cứng, sẽ cần uốn cong bổ sung để triển khai hướng của luồng không khí ở góc yêu cầu (45 hoặc 90 độ).

Nếu bạn có kế hoạch lắp đặt hệ thống sưởi không khí ngay cả ở giai đoạn xây dựng một ngôi nhà, bạn có thể giấu các ống dẫn khí trong tường hoặc dưới trần giả. Nếu không, chúng được phủ bằng các yếu tố trang trí đặc biệt.

Tốt nhất là gắn hệ thống ống dẫn ở giai đoạn xây dựng một ngôi nhà. Sau đó, họ có thể được xây dựng ngay vào các bức tường. Nếu quyết định được đưa ra sau đó, các ống dẫn khí được đặt dọc theo các bức tường và che giấu chúng bằng lưới tản nhiệt trang trí.