Тепловой насос воздух вода: достоинства и недостатки

Тепловой насос воздух вода трансформирует энергию внешней среды в тепло, обогревающее внутреннее пространство. То есть, с помощью этого устройства жилище или строение можно «отапливать» обычным воздухом. Причем воздух не сгорает в топке, а просто отдает свои калории сложному агрегату – тепловому насосу, который транспортирует эту энергию в помещение и отдает ее системе отопления.

Согласитесь, подобные манипуляции с энергиями похожи на магию. Но ничего фантастического в тепловых насосах подобного типа нет. И в данной статье мы рассмотрим принципы работы и устройство такого агрегата.

Тепловой насос воздух вода

Как работают тепловые насосы воздух вода

Схема работы воздушного теплового насоса скопирована с холодильника или кондиционера, а именно:

• Низкокалорийный  энергоноситель (воздух), кипятит хладагент, залитый в циклический контур, который соединяет испаритель (улавливатель тепла) с конденсатором (тепловым излучателем).
• В конденсаторе пары хладагента переходят в иное агрегатное состояние (жидкость) и отдают энергию отопительной системе.
• После этого жидкий хладагент вновь уходит к испарителю, где превращается в пар. И все начинается сначала.

То есть, в работе используется все тот же обратный принцип Карно, но главной частью установки является не испаритель, аккумулирующий тепло из окружающего пространства, а конденсатор, отдающий накопленные калории потребителю.

Принцип действия теплового насоса воздух-вода

При этом цикличность работы установки обеспечивает особый компрессор, который не только прокачивает хладагент по контуру, но и сжимает его, увеличивая тем самым теплоотдачу на конденсаторе. Впрочем, это не единственный силовой агрегат установки – тепловой насос оборудован достаточно мощным вентилятором, который обдувает  испаритель.

Ну а в качестве потребителя тепла выступает либо конвектор, разогревающий воздух внутри комнаты, либо система «теплый пол» или иные радиаторы с большой площадью.

А вот со стандартными батареями тепловые вентиляторы работают не очень эффективно.

Причем конвектор с конденсатором монтируют в помещении, а испаритель с вентилятором – либо снаружи, на фасаде, либо во внутренней части вытяжной ветви вентиляционной системы.

Достоинства и недостатки воздушных тепловых насосов

Отзывы о тепловом насосе воздух вода бывают как хорошими, так и плохими. Ведь это устройство при всех неоспоримых достоинствах не лишено и некоторых недостатков.

Причем к достоинствам относятся следующие факты:

Воздушный тепловой насос

• Во-первых, такой агрегат легко смонтировать. Ведь для первичного контура, замкнутого на испаритель, не нужны ни земляные работы, ни водоемы.
• Во-вторых, воздух ест везде, а вот земля, в личной собственности, только за городом, ну а с искусственными или естественными водоемами проблем еще больше. Поэтому  воздушные тепловые насосы для отопления можно монтировать даже в городских условиях, не спрашивая разрешение контролирующих инстанций.
• В-третьих, воздушный насос можно объединить с системой вентиляции, используя мощности агрегата для повышения эффективности воздухообмена в помещении.

Кроме того, такой насос работает почти бесшумно и легко программируется.

Ну а неизбежные недостатки можно представить в виде такого списка:

• Эффективность агрегата зависит от температуры окружающего воздуха. Поэтому КПД устройства летом выше, чем в зимнее время.
• Воздушный насос можно включать лишь при относительно слабых морозах. Причем при -7 градусов Цельсия бытовой воздушный насос работать уже не будет. Хотя промышленные агрегаты включаются и при -25 градусах Цельсия.

Кроме того, воздушный насос – это не совсем автономная энергетическая установка. Агрегат потребляет электроэнергию, трансформируя 1 КВт/час в 11-14 МДж.

Воздушный тепловой насос своими руками: схема сборки

В отличие от достаточно сложных геотермальных и гидротермальных систем тепловой насос типа «воздух-вода» доступен для изготовления даже своими силами.

Причем для изготовления воздушной системы нам понадобится сравнительно дешевый набор, состоящий из следующих деталей и узлов:

Внешний блок теплового насоса воздух-вода

• Компрессора сплит-системы – его можно приобрести в сервисном центре или в ремонтной мастерской
• 100-литрового бака из нержавейки – его можно снять с любой старой стиральной машины
• Полимерной емкости с широкой горловиной – подойдет обычный бидон или полипропилена.
• Медных труб, с пропускным диаметром более 1 миллиметра. Их придется купить, но это единственная дорогостоящая покупка во всем проекте.
• Набора запорно-регулирующей арматуры, в который войдут сливной кран, клапан для травления воздуха, предохранительный клапан.
• Крепежных элементов – кронштейнов, клипс для труб, хомутов и прочего.

Кроме того, нам понадобится самый дешевый хладагент – фреон и хотя бы простейший блок управления, без которого использование тепловых насосов будет весьма затруднительно, ввиду необходимости синхронизировать работу компрессора с температурой на поверхности испарителя и конденсатора.

Сборка агрегата

Ну а сам процесс сборки выглядит следующим образом:

• Из медной трубы изготавливаем змеевик, габариты которого должны соответствовать поперечному сечению и высоте стального бака.
• Монтируем змеевик в бак, оставляя выпуски медной трубы за его пределами. Далее герметизируем бак и оборудуем впускным (снизу) и выпускным (сверху) штуцером. В итоге, получается первый элемент системы – конденсатор – с готовыми отводами под прямую трубу отопления (верхний штуцер) и обратку (нижний штуцер)
• Монтируем на стене (с помощью кронштейна) компрессор. Соединяем напорный штуцер компрессора с верхним выпуском медной трубы.
• Из медной трубы изготавливаем второй змеевик, габариты которого совпадают с поперечным сечением и высотой полимерного бидона.
• Монтируем змеевик в бидон, установив на его торце  вентилятор, нагнетающий воздух на змеевик. Причем из бидона должны выходить два выпуска. В итоге, вся эта конструкция, представляющая собой испаритель системы, монтируется на фасаде или в вентиляционной шахте.
• Соединяем нижний выпуск бака (конденсатора) с нижним выпуском бидона (испарителя), врезав в этот трубопровод управляющий дроссель.
• Соединяем верхний выпуск бидона с всасывающим патрубком компрессора.

Вот, в принципе, и все. Использующая принцип работы воздушного теплового насоса система уже практически готова. Остается только залить хладагент в компрессор и соединить вентиль дросселя с управляющим блоком.

Воздушное отопление тепловым насосом: расчет мощности установки

Мощность теплового насоса зависит от множества факторов, а именно: от объема хладагента, от площади поверхности змеевиков в испарителе и конденсаторе, от предполагаемого объема теплоотдачи системе отопления и так далее. Поэтому, в большинстве случаев, расчет мощности ведется в специальных программах, которые учитывают и другие вводные данные.

В упрощенной форме эти программы оформляются в виде он-лайн «калькуляторов», с открытыми полями для ввода следующих  параметров:

• Площади помещения и высоты потолков – они используются для расчета объема.
• Региона, где расположено здание – с помощью этого параметра определяется среднегодовая температура воздуха, влияющая на производительность испарителя.
• Степени утепления задания – с помощью этого параметра определяется ожидаемая «калорийность» системы отопления.

На финальной стадии два последних параметра преобразуются в коэффициенты, на которые умножают объем помещения. Полученную в результате подобных манипуляций цифру сравнивают с табличными значениями, увязывающими мощность насоса с отапливаемым объемом.

В итоге получается, что на отопление дома площадью 100 квадратов, как правило, нужен 5-киловаттный тепловой насос, а жилище на 350 квадратных метров можно отопить 28-киловаттным насосом.

Воздушный тепловой насос: нюансы обслуживания агрегата

Обслуживание теплового насоса воздух-вода

Тепловой насос воздух-вода не требует какого-то особого обслуживания, с частичной разборкой/сборкой.

Для поддержания работоспособности системы владельцу придется выполнять лишь следующие манипуляции:

• Периодическую чистку вентилятора и решетки на испарителе от забившегося мусора (листьев, пыли и так ладе).
• Периодическую смазку компрессора, выполняемую согласно предоставленной производителем схеме.
• Замену масла в силовых агрегатах (компрессоре, вентиляторе).
• Периодическую проверку целостности медного трубопровода с хладагентом и силового кабеля, питающего компрессор и вентилятор.

Кроме того, производители рекомендуют следить и за датчиками тепла, контролирующими работу управляющего блока. Их нужно протирать, время от времени, очищая от пыли и масляных пятен.

Тепловой насос воздух-вода для отопления дома

Тепловой насос воздух-вода для отопления дома не подойдет! По крайней мере так утверждают многие «эксперты из интернета». Но так ли это на самом деле? Насколько эффективно отопление воздух-вода с помощью теплового насоса?

Воздушные тепловые насосы дешевле геотермальных и водяных как в плане оборудования, так и монтажа. В основном их используют для горячего водоснабжения, но насколько целесообразно использовать его для обогрева дома?

Принцип работы

Для тех, кто не совсем разбирается в теме, стоит пояснить, что такое тепловой насос воздух-вода. По сути, это «холодильник наоборот» – устройство, которое охлаждает воздух снаружи себя и нагревает воду, которая находится в баке. Дальше эту воду можно использовать для ГВС или обогрева дома.

Внутреннее устройство теплового насоса воздух-вода схематически

В тепловом насосе используется замкнутый цикл, он потребляет только электроэнергию. Его КПД измеряется как отношение затраченной электрической энергии к полученной тепловой. Эффективность тепловых насосов также измеряется в COP (Coefficient of performance). COP 2 соответствует КПД 200% и значит, что на 1 кВт электричества он даст 2 кВт тепла.

Цикл работы теплового насоса

Переносчик тепла в тепловом насосе – фреон. Полный цикл работы выглядит следующим образом (для примера приведем гипотетические значения):

 

1. Фреон в газообразном состоянии с температурой -5 градусов попадает в конденсатор;
2. Газ сжимается с помощью компрессора до тех пор, пока не переходит в состояние жидкости;
3. При повышении давления температура фреона повышается до +70 градусов;
4. Нагретый фреон проходит через теплообменник и отдает тепловую энергию воде;
5. После нагрева воды фреон охлаждается до +50 градусов;
6. Охлажденный фреон в жидком состоянии попадает в испаритель;
7. Испаритель имеет большой объем, давление падает и жидкость закипает, переходит в состояние газа;
8. При испарении фреон охлаждается до -20 градусов;
9. Газ нагревается от наружного воздуха до -5 градусов;
10. Фреон попадает в конденсатор и цикл повторяется заново.

 

Мощность и эффективность

Если у геотермальных и водяных тепловых насосов КПД практически не зависит от времени года, то с воздушными дело обстоит иначе. Производительность напрямую зависит от температуры воздуха на улице, чем он холоднее, тем ниже COP (КПД).

Многие считают, что от мощности теплового насоса зависит, сколько тепла он сможет произвести, но это не так. Она характеризует потребление энергии, а количество полученного тепла зависит от КПД. Соответственно – от температуры воздуха снаружи дома.

Плюсы и минусы

Хорошо:

• Тепловой насос воздух-вода дешевле, чем грунт-вода и вода-вода;
• Для установки не нужно прокладывать трубы с хладагентом;
• Простота установки.

Плохо:

• Низкая производительность при низких температурах;
• Модели, работающие при очень низких температурах – довольно дорогие.

Особенности использования теплового насоса воздух-вода для отопления дома

Ни один продавец не скажет вам о зависимости износа оборудования от КПД. А она есть! Покажем наглядно:

Например, при 0 градусов КПД воздушного теплового насоса составляет 300%, а при -5 – 200%. То есть, чтобы получить 10 кВт тепла, в первом случае он потребит 3,33 кВт электроэнергии, а во втором – 5 кВт. Сам тепловой насос совершит в полтора раза больше работы при температуре -5, чем при 0 градусов.

Совершаемая работа – это износ всех агрегатов теплового насоса, в особенности компрессора. Как видим, от температуры воздуха зависит не только потребление, но и срок службы теплового насоса.

Последние публикации:

Целесообразность

Чтобы эффективно использовать тепловой насос воздух-вода, нужно правильно подобрать мощность. Мы не рекомендуем использовать его при температуре, когда КПД ниже 150%, чтобы не перегружать оборудование.

Подсчитайте срок окупаемости теплового насоса, и стоимость капитального ремонта – они должны быть выше, чем цена тепла, которое можно получить из других источников. В противном случае ставить тепловой насос воздух-вода для отопления дома не имеет смысла.

Альтернативный вариант

Можно использовать тепловой насос как источник тепла в осенне-весенний период, а зимой – включать отопление от электричества, газового или твердотопливного котла. Так можно существенно снизить расходы на обогрев здания.

Газовый котел, спаренный с тепловым насосом

Единственный минус – придется потратиться на покупку дополнительных обогревательных приборов. Но если считать все в долгосрочной перспективе, такой вариант более выгодный.

Не забывайте – в комментариях вы можете оставить свое мнение, задать вопрос или дать совет. Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Тепловые насосы: воздух–вода, принцип работы устройств

Основным источником возобновляемой энергии является окружающая среда. По своей сути она есть носитель тепла, которое содержится в неограниченном количестве в воздухе, подземной воде и земле. Человек может использовать их для своих нужд, для чего надлежит установить тепловой насос.

Что это такое

Под формулировкой «тепловой насос» понимается электромеханический прибор. Он применяется для обогрева жилого дома, обеспечения его горячей водой, работы устройства системы кондиционирования. Конструкцию можно создать своими руками, а это позволит до минимума сократить расходы на покупку насоса.

Тепловой насос способен работать в автономном режиме или совместно с другими видами нагревателей, используемых в отопительных системах. Например, дизельным либо газовым котлом, солнечными коллекторами.

Тепловой насос – воздух-вода, применяемый в системе отопления дома, состоит из устройств:

• внешнего блока, представляющего собой наружный инверторный блок. Он походит на стандартную установку, применяемую для кондиционирования помещений. Чтобы защитить ее от атмосферных осадков, можно установить поверх нее козырек;
• внутреннего блока – гидравлического модуля. Конструкция выполнена по принципу ультра устойчивости с вмонтированным в нее регулятором, типа «предиктор-корректор». Он дозволяет автоматически изменять подачу рабочей жидкости по фактической необходимости гидросистемы в реальном времени без перемены фазового сдвига.

Сообразно принципу действия, насос забирает тепло наружного воздуха с целью передачи его потребителю через гидравлический модуль.

Наружный инверторный блок устанавливается на специальных кронштейнах, закрепленных на стене, либо размещается на стальной подставке.

Гидравлический модуль является универсальным гидравлическим приводом, изготовленным в комплекте или индивидуальном варианте. Как правило, он размещается внутри постройки – котельной.

Устройства теплового насоса для отопления дома соединяются между собой:

• двумя медными трубами, предназначенными для перемещения теплоносителя;
• четырехжильным кабелем, который синхронизирует работу двух конструкций.

Диапазон температур рабочего цикла

Для наглядного примера рассмотрены характеристики хладагента R134a. При его применении температура рабочего цикла колеблется в определенных пределах. Они должны быть учтены при проектировании теплового насоса.

Численные значения температур:

• испарение хладагента, температура равна +4°C при поглощении тепла грунта, грунтовых вод – +10°C;
• сжатие газа компрессором – +95°C;
• конденсация газа вследствие передачи тепла в отопительную систему –+65°C;
• термодинамического кругового цикла теплового насоса – +4°C – 95°C.

Основные преимущества

По сравнению с другими конструкциями инверторный тепловой насос обладает рядом преимуществ.

В их число входят:

• экологичность. Обогрев дома производится без выбросов в атмосферу вредных веществ;
• универсальность. Устройство работает как единственный источник тепла, несмотря на то что хорошо функционирует с любой циркуляционной системой. В отопительный сезон он используется в качестве источника тепла, в теплое время года для подачи в помещения охлажденного воздуха;
• надежность. В ходе эксплуатации исключены поломки за счет простоты установки, которая не оснащена множеством электромеханических элементов. Кроме того, ее можно собрать своими руками, что немаловажно;
• экономичность. Высокая теплопроизводительность с КПД, равным 450% дозволяет обогреть и поддерживать тепло в доме без осложнений. Как правило, на водяное отопление тратится много средств. Что касается данного устройства, то отпадает необходимость закупки топлива для отопительной системы.

Как изготовить своими руками тепловой насос

Для частного индивидуального дома, площадь которого более 400 м², применение теплового насоса очень выгодно и удобно. Как показывает практика, конструкция полностью окупается в течение нескольких лет эксплуатации вне зависимости от стоимости.

Принципы разработки и сбора

Конструкцию можно изготовить своими руками, если размеры дома небольшие. Для ее изготовления надлежит купить любой тип компрессора. В качестве конденсатора применяется змеевик, сделанный из медной трубы толщиной не менее 1 мм. Он помещается в металлический либо пластиковый корпус, в качестве которого используется бак подходящего размера.

Последовательность действий:

• установление змеевика;
• сварка половинок бака;
• производство монтажа резьбовых соединений;
• установка испарителя. Его можно изготовить из пластикового бака объемом около 80 л. В него устанавливается змеевик из медной трубы, диаметр которого равен ¾ дюйма. Он крепится к стене L-образными кронштейнами;
• вода подводится и сливается при помощи обычных металлопластиковых труб;
• закачка фреона в конструкцию. Как правило, процесс осуществляется специалистом, обслуживающим холодильное оборудование. Он собирает отдельные элементы конструкции в единую систему;
• проверка рабочего состояния установки;
• подключение конструкции к внутренней системе отопления дома;
• монтаж наружного блока, его подключение;
• осуществление диагностики состояния проводки электрической сети, счетчика. При необходимости его устаревшее оборудование удаляется с последующей заменой. Наилучшим вариантом является установление счетчика большой мощности, что способно обеспечить бесперебойную работу системы;
• проверочный пуск теплового насоса.

Для изготовления качественного змеевика медная сантехническая труба наматывается вокруг какого-либо предмета с соответствующим диаметром. Например, газового баллона. Витки змеевика закрепляются перфорированным алюминиевым уголком, который позволяет выровнять расстояние между ними. Работы необходимо выполнять аккуратно, чтобы предотвратить получение бытовой травмы.

Как правило, в частных домах, построенных в индивидуальном порядке, коттеджах в основном применяются высокотемпературные тепловые насосы. В высотных домах, производственных предприятиях они устанавливаются редко. Данное явление объясняется недостаточностью подаваемой в систему отопления температуры, которая не повышается более +65⁰С.

Чтобы тепловой насос полностью удовлетворил ожидания его владельца, нужно правильно рассчитать его мощность. Явление напрямую связано с производством теплотехнического расчета для установления теплопотерь ограждающих конструкций постройки. Его следует заказать инженеру-проектировщику по теплоснабжению и вентиляции.

И в заключение необходимо подчеркнуть, что сборка теплового насоса своими руками не вызывает затруднений. Его может собрать и установить каждый заинтересованный домовладелец. Как правило, на установку теплового насоса мощностью 9 кВт/ч, собранного из старого оборудования, уходит около 450 евро.

‘; blockSettingArray[0][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[0][«elementPlace»] = 2; blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1][«minSymbols»] = 0; blockSettingArray[1][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[1][«text»] = ‘

‘; blockSettingArray[1][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[1][«elementPlace»] = 0; blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3][«minSymbols»] = 1000; blockSettingArray[3][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[3][«text»] = ‘

Монтаж теплового насоса воздух-вода

Модернизация системы отопления загородного дома. Тепловой насос «воздух-вода»

Отопление дома насосом воздух-вода

Примерно по подобной схеме выполнен монтаж теплового насоса в загородном доме нашего клиента. К слову сказать: работы нам было немного, так как система отопления уже была. Реализована на электрическом котле, уже выполнена разводка по всему дому. Оставалось выполнить:

• монтаж внешнего блока теплового насоса и гидромодуля внутри котельной;
• осуществить врезку в действующую систему отопления;
• провести настройку и пуск-наладку теплового насоса

А подобных домов — тысячи, в которых по причине отсутствия газа в качестве единственного источника тепла выступает электричество! Причём нет необходимости проведения каких-либо глобальных ремонтных работ или переделки всей системы. Полноценная система отопления дома тепловым насосом типа воздух-вода — это реальность, это недорого и отбивается примерно за 3 года эксплуатации!

В ваших силах снизить затраты на обогрев загородного дома в 3-4 раза за счёт использования теплового насоса воздух-вода. Мы готовы провести модернизацию вашей системы отопления и займёт это два всего дня!

Если же у вас стадия строительства, начальная стадия ремонта и вы задумались о создании эффективной системы отопления — мы предложим вам множество вариантов. Штатные проектировщики выполнят проект отопления, который и ляжет в основу договора. Мы занимаемся не только update`ом существующих, но и проектированием и монтажом систем отопления загородных домов с ноля.

Вот модели серии UNITHERM — самые популярные и востребованные при создании современных, высокоэффективных систем отопления загородных домов:

* На оборудование предоставляется скидка от цены сайта по итогам создания коммерческого предложения.

** Установка внешнего блока и гидромодуля. Подключение к действующей или монтаж создаваемой системы отопления по итогам коммерческого предложения.

Оставьте заявку менеджеру, уверены, что вы останетесь с нами!