Тепловой насос воздух-воздух: как работает, виды, нюансы эксплуатации

Вы хотите оборудовать свой дом конвекторным отоплением, где для нагрева теплоносителя используется тепловой насос воздух-воздух, что позволяет значительно сэкономить на расходах на отопление? Согласитесь, получить полноценное отопление на горячем водоснабжении бизнес практически бесплатно – мероприятие весьма заманчивое.

Но вы не знаете, как сделать такую ​​систему, чтобы поочерёдно обогревать помещения и получать горячую воду для бытовых нужд?

Мы поможем вам разобраться с этой проблемой – в статье освещены принцип работы и устройство помпы. Энергию такой системы придется потратить только на работу компрессора, а основной объем тепла будет просто забираться с улицы из атмосферы, за что с нас пока не требуют денег.

Также учтены достоинства его внедрения в систему и существенные недостатки. Особое внимание уделяется подбору и расчету насоса.

А тем, кто любит все делать своими руками, предлагаем построить такую ​​помпу своими руками, используя подручные материалы. Чтобы помочь вам, мы представляем фотоматериалы и видео-советы по устройству и работе теплового воздушного насоса.

Характеристика теплового насоса воздух-воздух

Любой тепловой насос относится к оборудованию из области альтернативной энергетики. Забирает тепловую энергию воздушных масс на улице, из окружающего пространства в помещении, для обогрева ею жилых и нежилых объектов.

В этом случае топливо не используется.

Внешне тепловой насос воздух-воздух (HP) похож на инверторный кондиционер, систему, разделенную на наружный и внутренний блоки.

А по принципу работы он больше похож на холодильник, только действует «наоборот». Но в отличие от обоих, этот тепловой насос способен как охлаждать, так и нагревать воздушные массы в доме.

Тепловой насос забирает некачественную тепловую энергию из атмосферы с улицы и нагревает ею воздух помещения до комфортных температур

Принцип работы и внутреннее устройство

Работа теплового насоса воздух-воздух основана на простом физическом явлении термодинамики: во время испарения жидкость охлаждает поверхность, с которой она рассеивается. Например, приготовление чашки горячего чая на пару дает тот же эффект.

По такому принципу работает обычный холодильник. Внутри есть трубы, по которым циркулирует хладагент высокого давления. Он забирает тепло из морозильной камеры, при этом слегка нагреваясь.

Собранное тепло затем отводится в окружающий воздух с помощью теплообменника (решетка на задней стенке холодильника).

Зимой тепловой насос воздух-воздух нагревает воздух в помещении, а летом может его охладить

Итак, после того, как хладагент остынет до рабочих температур, он сжимается в компрессоре. Кроме того, во время рабочего цикла фреон внутри системы компрессор-конденсатор-испаритель постоянно переходит из газообразного состояния в жидкое и наоборот.

Точно так же работает тепловой насос с воздушным источником. Он забирает тепло только с улицы, а не от закрытой морозильной камеры. Несмотря на то, что на улице холодно, в атмосфере по-прежнему много тепловой энергии.

Для выработки тепла тепловому насосу требуется энергия только для работы компрессора. На схеме подробно показан процесс теплопередачи

Тепловой насос воздух-воздух состоит из следующих элементов:

  • испаритель с вентилятором принудительной вентиляции;
  • расширительный клапан;
  • компрессор;
  • конденсатор с вентилятором для подачи нагретого воздуха в помещение.
  • медные трубы для перекачки фреона между улицей и домом;

Первые три элемента составляют наружный блок, а последний принадлежит внутренней части теплового насоса. Теплоизолированные медные трубы предназначены для непрерывного движения хладагента между этими модулями сплит-системы.

Движение фреона в тепловом насосе происходит по замкнутому кругу, в результате чего он постоянно сжимается и расширяется

Алгоритм работы теплового насоса воздух-воздух следующий:

  1. Наружный воздух всасывается вентилятором в наружный блок и пропускается через ребра наружного испарителя. Циркулирующий в теплообменнике фреон поглощает имеющуюся в нем тепловую энергию, переходя в газообразное состояние.
  2. Затем газ поступает в конденсатор, где сжимается. А затем по медным трубам перекачивается во внутренний блок.
  3. Конденсатор в доме превращает газ обратно в жидкость, передавая тепло воздуху в помещении.
  4. Затем избыточное давление сбрасывается через расширительный клапан, и жидкий фреон отправляется обратно в первичный испаритель.

Температура фреона, поступающего во внешний блок, всегда ниже температуры окружающей среды. Поэтому он всегда забирает тепло из атмосферы.

Но уровень «охлаждения» теплоносителя в системе постоянный, а температура наружного воздуха постоянно колеблется. По этой причине при сильных морозах тепловой насос теряет свою эффективность.

Цикл движения теплоносителя теплового насоса типа воздух-воздух: 1 сжимается компрессором, 2 конденсируется в теплообменнике, отдавая тепло, 3 в виде жидкости, поступает во внешний теплообменник, 4 там испаряется, улавливая тепловую энергию внешней среды во время испарения, 5 снова возвращается в конденсатор

Для увеличения производительности теплового насоса поверхности конденсатора и испарителя делают максимально большими. А для бесперебойной работы зимой наружный теплообменник оборудован собственной системой оттаивания.

Плюсы и минусы воздушного теплового насоса

Каждая технически сложная система имеет свои преимущества и недостатки. Рекламные брошюры – это одно, но владельцы тепловых насосов действительно рискуют столкнуться с некоторыми проблемами.

Галерея изображенийФотографии из Тепловой насос воздух-воздух может работать круглый год. Зимой он подает нагретый воздух в обрабатываемые помещения, летом выпускает поток охлажденного воздуха. На фоне других тепловых насосов воздух-воздух привлекает простотой установки. Его конструкция не требует колодца или большого коллектора под землей или в пруду. Система воздух-воздух напрямую подает очищенный воздух в окружающую среду, поэтому его внутренняя часть компактна и занимает минимум места помпа – это невозможность нагреть воду. Они подходят только для воздушного отопления. Использование насоса круглый год. Система воздух-воздух, установленная рядом с домом. Насос воздух-воздух. Внутренний блок. Наружный блок для разветвленной системы

Установки воздух-воздух для обогрева / охлаждения выгодны по ряду причин.

Основные преимущества:

  • Экологическая совместимость. Они позволяют полностью отказаться от сжигания природного газа, угля, дров и т.д., загрязняющих природную среду продуктами горения.
  • Пожарная безопасность. Процесс выработки тепла не связан с использованием топлива. Даже нарушения в работе системы не смогут вызвать возгорание.
  • Универсальность. Системы позволяют обогревать и охлаждать помещения в зависимости от предполагаемого использования помещения, потребностей и климатического времени года.
  • Удобство использования. Наиболее технически сложным устройством в системе является компрессор, с которым сложно обращаться. При типичной нагрузке тепловых насосов компрессоры редко выходят из строя раньше срока, обещанного производителем.
  • Легкость установки. Собрать систему из комплектующих заводского производства несложно. Вы можете построить тепловой насос самостоятельно, используя доступные инструменты.
  • Рентабельность. Их привлекает высокий коэффициент теплообмена при минимальных затратах (на 1 кВт потребляемой электроэнергии они вырабатывают 4-5 кВт тепла). К тому же они быстро окупаются.
  • Доступность. Стоимость сборных систем позволяет приобрести тепловой насос практически каждому. Установка своими руками будет практически бесплатной.

Для организации отопления в помещении достаточно установить сплит-систему, повесив внешний модуль на фасаде и конвектор на внутренней стене. Для обогрева нескольких комнат потребуется оборудовать каналы разводки нагретого воздуха.

На каждый киловатт потребляемой электроэнергии тепловой насос производит до пяти киловатт тепловой энергии

Все управление тепловым насосом воздух-воздух осуществляется встроенной автоматикой. Вам не придется уделять особое внимание работе и настройке этой системы. Все, что вам нужно делать, это регулярно чистить воздушные фильтры и время от времени их менять.

Среди отрицательных сторон тепловых насосов можно отметить:

  • прямая зависимость КПД системы от температуры наружного воздуха;
  • увеличение расхода энергии во время холода на улице;
  • хоть и незначительный, но все же фоновый шум;
  • зависимость от мощности (для бесперебойной работы потребуется генератор).
  • пыль постоянно взвешивается в воздухе из-за непрерывной работы вентилятора и конвекции воздуха в помещении;

При температуре на улице до -10 ° С все работает нормально, тепла с улицы хватает для создания комфортных условий в доме. Но при дальнейшем охлаждении режущая способность насоса снижается.

Если коттедж построен в районе с холодным климатом и сильными морозами зимой, то без дополнительного котла или камина не обойтись.

В жарком климате воздушный тепловой насос легко справится с поставленными задачами по обогреву частного дома, но в сильные морозы не помешает дополнительный источник тепла

Такие системы идеально подходят для обустройства воздушного отопления. Минимальное потребление энергии, затраты на установку и проблемы с обслуживанием. Но они не могут нагреть воду. Для этого также потребуется установить котел или подключиться к централизованным сетям.

Тепловые насосы воздух-воздух – лучший способ обогреть деревянные постройки или самонесущий изоляционный провод. Такие здания имеют низкие теплопотери, возможность теплового насоса отапливать их в избытке.

Летом тепловой насос воздух-воздух можно использовать для нагрева воды в бассейне

Принципиальные отличия от кондиционера

Внешне тепловой насос воздух-воздух похож на домашний кондиционер. Но у него есть свой отличительный дизайн и технические особенности.

Первое устройство используется как основной источник отопления, работающий круглый год. А второй больше предназначен для охлаждения воздуха в летнюю жару.

Основная функция теплового насоса – отопление. Однако многие модели также способны охлаждать окружающий воздух. Но в таком режиме работы они значительно уступают кондиционеру по энергоэффективности. Это довольно крайний случай их использования.

По внешнему виду кондиционер и воздушный тепловой насос похожи, но имеют совершенно разное назначение и рабочие характеристики

С другой стороны, многие инверторные кондиционеры также могут нагревать воздух в помещении. Но при этом они потребляют гораздо больше электроэнергии, чем тепловые насосы. У каждого устройства свое предназначение.

Использование тепловых насосов воздух-воздух представляет собой, прежде всего, переход к возобновляемым источникам энергии.

Эти системы экономически жизнеспособны, несмотря на большие первоначальные вложения денег. Снижение счетов за отопление окупает все начальные затраты.

Выбор и расчеты теплового насоса

Тепловой насос воздух-воздух будет эффективен только при правильном выборе. Необходимо заранее рассчитать его мощность в зависимости от площади дома. И только потом посмотрите, какие цены у разных производителей.

В расчетах используется коэффициент энергоэффективности COP (отношение мощности ВД к потребляемой энергии).

В «тепличных условиях» она часто достигает 4-5 баллов, а в более современных моделях – до 7-8 баллов. Однако при понижении наружной температуры до -15-20 ° C этот показатель резко падает до двух.

Тепловой насос обеспечивает оптимальную эффективность обогрева при температуре наружного воздуха -10… + 10 градусов Цельсия, что позволяет потреблять до тепловой энергии с улицы

При расчете воздушного отопления необходимо учитывать:

  • теплоизоляция и утепление помещений;
  • количество проживающих в коттедже;
  • площадь комнаты;
  • общие климатические условия местности, где расположен дом.

Большинству домов требуется примерно 0,7 кВт мощности теплового насоса на десять квадратных метров. Но здесь все довольно условно. Если потолки выше 2,7 м или стены и окна плохо изолированы, потребуется больше тепла.

В Азии и Европе существует множество производителей тепловых насосов типа “воздух-воздух.

Хорошие отзывы имеют системы Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Carrier, Aertec, Panasonic и Toshiba. Практически все их модели адаптированы к отечественным условиям эксплуатации и хорошо себя зарекомендовали.

Даже при падении напряжения они не ломаются, продолжая исправно функционировать после включения электричества.

Цена на действующие воздушные тепловые насосы колеблется в пределах от 90 до 450 тысяч рублей. Здесь многое зависит не только от мощности агрегата, но и от дополнительного функционала и страны-производителя.

Отдельные модели комплектуются:

• фильтры для очистки и обеззараживания воздуха;
• резервные нагреватели;
• электрогенераторы;
• GSM-модули для управления системой;
• ионизаторы и озонаторы.

Практика показывает, что при морозах ниже -15 ° C в помещениях, обогреваемых только тепловоздушным насосом, становится прохладно. А без дополнительного обогревателя в комнатах откровенно не пахнет уютом.

Однако в южных регионах, где такие морозы случаются редко, тепловой насос достаточно эффективен и оправдывает потраченные деньги с лихвой при экономии энергоресурсов.

Самоделка из старого холодильника

собрать тепловой насос воздух-воздух из отдельных компрессоров и конденсаторов своими руками без специальных инженерных знаний довольно сложно. Но для небольшого помещения или теплицы можно использовать старый холодильник.

Простейший тепловой насос воздух-воздух можно сделать из холодильника, вытянув воздуховод с улицы и повесив вентилятор на заднюю решетку теплообменника

Для этого просверлите два отверстия в передней дверце холодильника. Через первую в морозилку попадет уличный воздух, а через нижнюю вторую – на улицу.

В то же время, проходя через внутреннюю камеру, он будет передавать часть имеющегося в нем тепла фреону.

Вы также можете просто встроить чиллер в стену, открыв дверь наружу, а теплообменник сзади – в комнату. Но следует учитывать, что мощность такого обогревателя будет небольшой и он потребляет много электроэнергии.

Окружающий воздух нагревается теплообменником в задней части холодильника. Однако такой тепловой насос способен работать только при температуре наружного воздуха не ниже плюс пяти градусов Цельсия.

Этот прибор предназначен только для использования в помещении.

В большом коттедже систему воздушного отопления нужно будет дополнить воздуховодами, равномерно распределяющими горячий воздух по всем помещениям

Установить тепловой насос воздух-воздух очень просто. Необходимо установить внешний и внутренний блоки, а затем соединить их между собой контуром с теплоносителем.

Первая часть системы устанавливается на открытом воздухе: прямо на фасаде, на крыше или рядом со зданием. Вторую в доме можно разместить на потолке или на стене.

Наружный блок желательно устанавливать в нескольких метрах от входа в коттедж и подальше от окон; не забывайте шум, производимый вентилятором.

А внутренний устанавливают так, чтобы поток горячего воздуха от него равномерно распределялся по помещению.

Если вы планируете обогревать дом с несколькими комнатами на разных этажах с помощью теплового насоса «воздух-воздух», необходимо будет оборудовать систему каналов принудительной вентиляции.

В этом случае лучше заказать проект у грамотного инженера, иначе мощности теплового насоса может не хватить на все помещения.

Счетчик электроэнергии и защитное устройство должны выдерживать пики нагрузки, создаваемые тепловым насосом. При резком похолодании за окном компрессор начинает потреблять электроэнергии в несколько раз больше обычного.

лучше для такого воздухонагревателя проложить отдельную линию подачи от распределительного щита.

Особое внимание стоит уделить установке труб для фреона. Даже малейшие сколы внутри могут повредить компрессорное оборудование.

Здесь не обойтись без навыков пайки меди. В общем, доливать охлаждающую жидкость стоит доверить профессионалу, чтобы в дальнейшем не было проблем с ее утечками.

Подробная инструкция по изготовлению теплового насоса из холодильника описана в этой статье.

Выводы и полезные видео по теме

Принцип работы сплит-системы «воздух-воздух»:

Воздушный тепловой насос в системе отопления двухэтажного дома:

Инверторный кондиционер или тепловой насос: что лучше?

Тепловые насосы воздух-воздух – высокоэффективные устройства. Они просты в обслуживании, удобны в использовании и недороги.

В продаже сейчас огромный ассортимент таких систем, подобрать систему отопления можно для любого дома. Просто нужно правильно рассчитать его вместимость, чтобы он эффективно прослужил долгие годы.

Что вы думаете об эффективности и целесообразности использования тепловых насосов типа “воздух-воздух”? Делитесь своим мнением, оставляйте отзывы об использовании агрегатов и задавайте вопросы. Форму для комментариев можно найти ниже.

Источник – https://sovet-ingenera.com/eco-energy/teplovye-nasosy/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: