Как сделать тепловой насос воздух-вода для отопления дома

Содержание

Тепловой насос для отопления своими руками: 4 принципа действия

Как сделать тепловой насос воздух-вода для отопления дома
Автор Алексей Ожогин Дата Сен 6, 2016

Тепло в доме – главная характеристика, учитываемая при постройке или покупке жилища. Для отопления помещений в исторические периоды использовались разные средства.

Многие помнят те времена, когда в качестве отапливающих средств использовали дрова, уголь, забрасываемые в печь, титан или другие устройства для обогрева домов и помещений. Большую популярность набирают теплонасосы для жилого дома.

Но эти агрегаты не всем пользователям «по карману» (стоимость теплового насоса, приобретенного в магазине, высокая), поэтому многие обладатели частного жилища конструируют тепловые насосы своими руками.

Принцип работы теплового насоса

Общее представление

Насосы для отопления дома не могут сами воспроизводить тепло, они, являясь посредниками, перемещают его в место проживания, используя возможности внешних энергетических источников. Использование такого способа обогрева эффективно и экономично.

Вокруг нас много источников энергии, «вырабатывающих» ее постоянно и позволяющих потреблять в своих целях. В наше время набирает обороты популярность нетрадиционных отопительных систем: на солнечных батареях, с использованием ветряных мельниц и т.п. Отопление дома тепловым насосом — относительно новый и экономичный способ, вызывающий интерес у владельцев частных домов.

Кпд теплового насоса — соотношение выходящего тепла к потребляемой мощности. Это главная характеристика теплонасосов (ТН).

Не стоит поддаваться влиянию некоторых рекламных слоганов, обещающих огромные цифры (в процентах) этого показателя. Тепловые насосы для отопления дома не обладают коэффициентом полезного действия свыше ста процентов, т.к.

эта физическая величина в замкнутом пространстве (какова суть системы отопления тепловым насосом) не может превышать 100%.

Отношение отопительной энергии из внешнего источника и от ТН распределено так: 75 и 25 процентов. Насосы для отопления частных домов помогают сэкономить ¾ средств, регулярно «выкладываемых» владельцами на традиционное отопление (газовое, дизельное, эекстро- топливо). Уменьшенный расход денежных вливаний – главное преимущество самодельных устройств.

Структура отопительной системы такого действия состоит из двух компонентов: теплоисточник и тепловой насос, способный перемещать его в здание. Проведена аналогия того, как работает тепловой насос с процессом, происходящим при функционировании холодильника, только в «перевернутом» отображении.

Поэтому популярен тепловой насос своими руками из холодильника. В холодильной машине энергопоставщик – электричество, а тепловой насос для отопления дома использует наружный источник с более низким энергетическим потенциалом. Полученное тепло передается к устройству с более высокой температурой.

  • компрессорного устройства;
  • агрегата-испарителя;
  • прибора-конденсатора;
  • клапана дроссельного.

По трубе тепло с низким потенциалом поступает к испарителю, где «работает» охлаждающий элемент (фреон) по замкнутой системе. Невысокая фреоновая температура кипения позволяет хладагенту поменять свое состояние на пароообразное. Хладагент в виде пара поступает в компрессор и под действием высокого давления (по физическим законам) сильно нагревается.

Следующий «пункт следования» газообразного фреона – конденсатор, в котором газ отдает тепло контуру отопительной системы, через которые происходит обогрев помещения. Температура хладагента снижается, и он вновь становится жидким, попадая в таком состоянии в испаритель, минуя дроссельный кран (для снижения давления фреона).  Рабочий цикл замыкается, и все повторяется заново.

«Достать» тепло с низким показателем потенциала помогают теплообменники, которые получают тепло из грунта, грунтовых вод, воздуха, воды.

Классификация тепловых насосов

Компрессионные ТН используют механический или электроэнергетический источник, для запуска абсорбционного насоса прибегают к помощи электричества и топлива.

Грунт-вода

Максимальный эффект приносит тепловой насос грунт-вода.

  Достаточно опустить устройство на глубину пяти метров от верхней части грунта, как можно достичь такого уровня, где температура практически не меняется, она мало зависит от погодных условий, что и используют, сооружая грунтовой теплообменник своими руками.

 Вблизи жилой постройки копают траншею, в которую помещается тепловая труба из полиэтилена, заполненная «незамерзайкой» (используют антифриз). Коллекторные концы подключают к тепловому насосу, находящемуся в доме. Тепловая трубка своими руками значительно сэкономит средства. Принцип работы одинаков для всех ТН.

Вода-вода: цена за качество

Тепловой насос вода-вода своими руками потребляет тепловую энергию воды – из близлежащего водоема (озеро, пруд и др.) или из специально пробуренной скважины. Отдаленность водоема не должна превышать ста метров, т.к.

более удаленное расположение потребует вкладывать средства на прокладку «лишних» труб к нему. Обязательное условие такого устройства – глубина коллектора должна быть такова, чтобы вода не замерзала в сильные морозы.

Такие конструкции аналогичны ТН «грунт-вода», но для их запуска потребуются дополнительные траты на утяжеление и погружение в воду полиэтиленовых труб.

В идеальном варианте для такой конструкции нужны две скважины, участвующие в для заборе и сбросе воды. Забранная жидкость проходит очистку, перед тем как попадет в теплообменники.

 Незначительный запас воды в водоеме станет ограничителем по использованию такого принципа работы теплонасоса. Местом для погружения внешнего контура могут быть и проточные водные источники, и канализационное септическое устройство.

 Тепловые насосы для отопления должны быть изготовлены очень качественно.

Воздух-воздух

Потребление «дармового» источника тепла – атмосферного воздуха — положено в основу такого агрегата как тепловой насос воздух-воздух своими руками.  Любая среда (если температура не ниже абсолютного нуля (- 273°)) обладает тепловыми энергетическими запасами. Извлечение ее –задача теплового насоса.

Теплоэнергия забирается с помощью радиатора больших размеров, установленного на улице. Он монтируется на земле или на наружной стороне дома и снабжается вентилятором (для обдува и нагнетания воздуха). Тепловой насос из кондиционера своими руками – отличный вариант для конструкции такого типа.

Тепловой насос Воздух-Воздух с использованием кондикционера

Существуют и «готовые системы» — промышленные кондиционеры, способные и обогревать, и охлаждать. Воздушный насос своими руками зависит напрямую от внешней температуры, эффективность заметно снижается при понижении показателей градусника до минус пятнадцати градусов.

Воздух-вода

Не слишком эффективное устройство в плане того, что есть зависимость от внешних погодных условий. Но в то же время есть преимущество – не нужно сооружать глубокие скважины и удалять ненужный грунт. Тепловой насос воздух-вода своими руками позволяет осуществить повторное использование тепла, выходящего из нагретого помещения в водном, газовом, дымовом виде и т.п.

Сооружение и установка теплового насоса своими руками

Тепловые насосы для отопления своими руками — целесообразный и быстро окупаемый проект. Для собственного конструирования агрегата нужно:

  1. Купить компрессор.
  2. Соорудить испаритель (из пластиковой бочки объемом около шестидесяти литров) со змеевиком внутри
  3. Смастерить конденсатор, используя медный змеевик (толщина не менее одного миллиметра), помещенный в металлический или пластмассовый бак (лучше применять нержавеющий). Емкость разрезается на две равные части, в него вставляется змеевик и после этого бак запаивается.
  4. Привлечь специалиста по запаиванию трубки и наполнению емкости фреоном.
  5. Полученную конструкцию присоединить к тепловой системе помещения.
  6. Подключить наружный контур. Особенности этой работы зависят от типа ТН.

Перед началом конструирования такой системы обогрева жилых помещений желательно сделать точный термодинамический расчет, чтобы потом не разочароваться, ведь не всегда затраты на создание ТН своими руками оправданы. Инженер-проектировщик справится с поставленной задачей и учтет многочисленные параметры (затраты на установку мощного оборудования, «способности» здания к потере тепла и др.)

Плюсы теплонасосов

Кратко сформулировать плюсы ТН можно так:

  • стабильность;
  • экологичность;
  • простота эксплуатации;
  • безопасность.

Источники энергии не дадут сбоев при нормальном их использовании, ведь в этом качестве используются постоянные «величины» — вода, воздух, грунт. При применении ТН нет вредных для здоровья человека выбросов, какие неизбежны при обогреве дизельным топливом, газом, углем и т.п. Пользоваться теплонасосом несложно, его эксплуатация не предполагает каждодневного вмешательства в работу системы.

Тепловой насос при соблюдении правил его использования не взорвется и не загорится.

Тепловой насос для отопления дома должен быть по максимуму функциональным.

Источник: http://trubexpert.ru/heating/teplovoj-nasos-dlya-otopleniya-svoimi-rukami-idealnoe-resheniya-dlya-vashego-doma/

Обогрев дома тепловым насосом воздух-вода

Как сделать тепловой насос воздух-вода для отопления дома

Тепловой насос с передачей тепла от воздуха к воде – это революционная система рециркуляции энергии, которая снижает нагрузку на окружающую среду, повторно используя тепло, вырабатываемое в повседневной жизни.

Тепловой насос «воздух-вода» — один из продуктов, воплотивший в себя непревзойденные технологии, позволяющие обеспечить минимальное потребление энергии, безопасность и надежность эксплуатации.

Высокоэффективный тепловой насос «воздух-вода»

Тепловые насосы на каждый потребленный 1,00 киловатт электрической энергии способны вырабатывать до 4,44 кВт тепловой, что делает эту систему намного эффективнее всех традиционных способов создания микроклимата.

Принцип действия теплового насоса

Тепловой насос «воздух-вода» — это система, обеспечивающая отопление, горячее водоснабжение и охлаждение зданий. В общих словах принцип действие теплового насоса при работе на нагрев можно описать следующим образом:

  • Наружный блок с помощью хладагента отбирает тепловую энергию из наружного воздуха (источник тепла). Хладагент поступает в компрессор, где после сжатия его температура увеличивается.
  • Горячий хладагент (теперь в форме газа) поступает в теплообменник внутреннего блока фреон-вода.
  • Хладагент передает тепло воде, которая затем переносит его к элементам климатической системы.
  • Хладагент (снова в жидкой фазе) возвращается в наружный блок, и цикл повторяется.

При работе на охлаждение тот же процесс происходит в обратном порядке – хладагент отбирает тепло из воды, передает в наружный блок, а затем – в воздух.

Внутренний блок определяет, когда необходимо включить наружный, основываясь на данных, полученных от температурного датчика.

Если тепла требуется больше, чем может обеспечить наружный блок, внутренний блок подключает к работе дополнительный электрический нагреватель или другое подсоединенное нагревательное устройство.

Преимущества

Низкие эксплуатационные расходы благодаря инверторному управлению компрессором. Скорость компрессора регулируется в зависимости от потребности в тепле/холоде. При работе на нагрев система имеет самый большой в отрасли коэффициент СОР – 4,08~4,44*

  • Объединив бак для горячей воды с водяным теплообменником внутреннего блока, удалось получить компактный размер блока – основание 600х650 мм. Схемы электропроводки и фреонового трубопровода упростились с изменением конструкции внутреннего блока.
  • Максимальная температура подаваемой воды 65°C при условии использования дополнительного нагревателя достаточной мощности, чтобы система могла компенсировать нерегулярное и избыточное потребление горячей воды (при использовании только компрессора макс. температура воды 58°C).
  • Различные установки температуры дезинфекции в зависимости от требований конкретной страны.
  • Достаточное давление воды и ее качество поддерживаются благодаря прямой подаче воды, а не использованию воды из бака, это же снижает риск появления  бактерий легионеллы
  • Возможно подсоединение к внешним источникам тепла, включая солнечные коллекторы. Более подробная информация представлена в руководстве по монтажу.

Источник:

Подбираем тепловой насос воздух-вода – как сделать расчет и подобрать марку

Альтернативные источники энергии, способные заменить традиционный газ, твердое топливо, уже давно используются в государствах ЕС и Америки.

В этих странах широкое применение получили так называемые «тепловые насосы», извлекающие энергию из земли, воздуха и воды. У каждой модели есть свои отличительные особенности, влияющие на рабочие параметры.

Тепловой насос воздух-вода, пользуется популярностью, благодаря простому подключению и эксплуатации, а также высокой экономичности и надежности.

Как работает тепловой насос системы воздух-вода

Устройство ТН воздух-вода мало чем отличается от обычного кондиционера или холодильника, только при условии работы обратного процесса или цикла Карно. Этот же принцип используется в климатической технике нового поколения.

Кондиционеры, работающие на охлаждение, способны протапливать помещение, до тех пор, пока температура не понизится до -5°С.Технические характеристики теплонасосов воздух-вода существенно улучшены, по сравнению с обычной климатической техникой.

Обогрев помещения возможен до тех пор, пока температура не опустится до -15°С -25°С, а в некоторых моделях и до -32°С, включительно.

Если не вдаваться в технические подробности, принцип работы теплового насоса воздух-вода заключается в следующем:

  • Низкотемпературные тепловые насосы воздух – вода состоят из контура, по которому циркулирует фреон, испарителя, конденсатора и компрессора.
  • В испарителе создаются условия для преобразования фреона в газообразное состояние. При этом, поглощается тепло из окружающей среды.
  • Газ направляется в компрессор, где создается высокое давление, при котором фреон разогревается до температуры 120-125°С и впрыскивается в конденсатор.
  • Газ в конденсаторе преобразовывается в жидкость, которая отдает тепло.

Данный принцип действия используется во всех тепловых насосах, разница заключается только в различных источниках, для получения тепловой энергии: земля, вода, воздух и т.д.

Производительность теплонасосов напрямую связана с температурой окружающей среды. Эта особенность гарантирует возможность применения ТН воздух-вода в средней и южной полосе России.

Тепловой энергии, получаемой в процессе разогрева фреона, хватит, чтобы нагреть теплоноситель до 65°С. Этой температуры более чем достаточно, для удовлетворения потребностей в горячем водоснабжении и отопления дома, радиаторной системой и теплыми полами.

Данный принцип работы использует низко потенциальную тепловую энергию, что ограничивает эксплуатацию устройства, внешними факторами. Оптимальная температура для теплонасоса воздух-вода, не ниже -10°С (в некоторых моделях 15-20°С). Когда значение падает ниже нормы, работоспособность оборудования резко снижается.

Чтобы справиться с данной проблемой, был разработан принцип работы теплового насоса воздух-вода совместно с другими источниками тепла. Как это происходит на практике?

  • При падении температуры окружающей среды, насос начинает работать с постоянно увеличивающейся нагрузкой.
  • Когда показатели доходят до критичных отметок, включается резервный источник тепла: котел, работающий от электричества, жидкого и твердого топлива или газа, обеспечивающий повышение КПД.
  • Как только, температуры окружающей среды достаточно для полной производительности, котел отключается.

Контроль над включением-отключением отопительного оборудования осуществляется вручную или при помощи автоматики. Опыт эксплуатации показывает, что оптимально будет выполнить подключение в качестве резерва электрокотла.

Ограничение по температуре наружного воздуха делает нецелесообразным и даже невозможным установку воздушного теплонасоса для северных широт.

Как подобрать тепловой отопительный насос воздух-вода

Правильно выбрав тепловой насос для отопления дома воздух-вода, можно раз и навсегда решить вопрос обогрева жилых и промышленных помещений. Подбор подходящей тепловой станции выполняют следующим образом:

  • Тип корпуса – производители предлагают две базовых конструкции. Низкотемпературный моноблочный тепловой насос типа воздух-вода примечателен тем, что в помещении не устанавливается никакого оборудования, все необходимые узлы расположены на улице (либо в отдельном изолированном помещении).
  • В дом входит только подающий и обратный трубопровод отопления.Сплит – системы, больше предназначены для бытового использования. Внешний блок устанавливается на улице и подключается к емкости накопителю. Разогретый фреон разогревает конденсатор, который методом косвенного нагрева передает тепло жидкости, используемой в качестве теплоносителя.
  • Функциональные возможности – некоторые модели предназначены для подключения только к системе водяного обогрева здания. Применение других теплонасосов воздух-вода, подходит для отопления и горячего водоснабжения.
  • Зависимость производительности от температуры окружающей среды – бытовые модели обычно ограничены температурой от +45°С до -15°С, можно приобрести оборудование, способное вырабатывать тепловую энергию даже при -25-32°С. Эффективность системы отопления дома с ТН воздух – вода, напрямую зависит от этого параметра.

Дополнительно, к параметрам при выборе, обращают внимание на мощность оборудования, компанию производителя, выпускающую теплонасос и себестоимость установки, включая проведение монтажных работ.

Как сделать расчет необходимой мощности ТН воздух-вода

Существует два понятия, предварительный (в первом приближении) и проектный расчёт мощности. Первый можно выполнить самостоятельно, второй делает специализированное учреждение. В первом приближении, на каждый квадратный метр рассчитывают 70 Вт мощности ТН.

Дальнейшие расчеты выполняют следующим образом:

  1. Подсчитывают общую отапливаемую площадь.
  2. Умножают полученную сумму на 0,7.
  3. Полученный результат будет соответствовать минимально необходимой мощности оборудования.

Для отопления дома в 100 м², нужен тепловой насос мощности 7 кВт, 200 м² — 14 кВт и т.д.

Чтобы обеспечить максимальную экономичность отопления дома с помощью теплового насоса системы воздух-вода, потребуется грамотная проектная документация и квалифицированное выполнение монтажных работ.

Производители тепловых насосов отопления воздух-вода

Буквально 10 лет назад, на рынке предлагались всего несколько моделей тепловых насосов. Сегодня выбор стал намного больше. Ведущие немецкие производители, российские, японские и китайские компании, выпускают оборудование, с той или иной долей теплоэффективности.

Судя по отзывам покупателей, наиболее востребованными являются насосы следующих компаний:

  • Viessmann – более 30 лет занимается выпуском тепловых насосов. С тех пор, продукция компании существенно изменилась. Были учтены пожелания потребителей, внедрены новые технологии. В ТН Viessmann используется инновационная автоматика, полностью регулирующая весь процесс работы, оптимизирующая процесс обогрева, в согласии с погодными условиями.
  • Buderus – модели отличаются высокой производительностью. Предназначены для бытового и промышленного применения. Полностью соответствуют особенностям отечественной эксплуатации. В серии Buderus предлагаются насосы для обогрева площади до 500 м² и выше.
  • Stiebel Eltron – еще одна немецкая компания, пользующаяся неизменным спросом у отечественного потребителя. В качестве достоинств можно выделить большой ассортимент предлагаемого оборудования, функциональность устройств и возможность подбора по индивидуальным запросам. Модели Stiebel Eltron имеют высокий уровень СОР и отличаются экономичностью.
  • Heliotherm – австрийские теплонасосы, имеющие один из лучших показателей СОР среди всего термального оборудования. Имеют официальное представительство в РФ, что во многом облегчает монтаж, обслуживание систем и выполнение гарантийных обязательств. Теплонасосами Heliotherm оснащены более 15 000 различных объектов.

Стоимость установки ТН воздух-вода

Последние модели тепловых насосов обойдутся в 160-1200 тыс. руб. Цена варьируется, в зависимости от производителя. На стоимость сильно влияет «раскрученность» бренда. Китайские модели, имеют меньшую цену, но и уступают по надежности и показателям СОР.

Монтаж теплонасосов воздух-вода обычно входит в стоимость. Большинство производителей, дополнительно, бесплатно делают проект и предоставляют другие услуги по обслуживанию.

Рассчитать полную стоимость, включая покупку ТН и его установку можно с помощью он-лайн калькуляторов.

Рекомендации и правила монтажа ТН воздух-вода

Теплонасосы воздух-вода устанавливаются в любом месте придомовой территории. Существуют общие правила относительно монтажа:

  • Расстояние до жилого дома от 2 до 20 м.
  • Минимальное расстояние до котельной, с которой агрегат соединяется несколькими трубами и электрическими кабелями.
  • В котельной располагают накопительную емкость, устанавливают циркуляционное оборудование.
  • Создается незначительный уровень шума при работе. Тем не менее, если планируется установить моноблок для внутреннего монтажа, для него стоит выделить отдельное звукоизолированное помещение.
  • Наружный блок выглядит как корпус кондиционера. Внизу расположены ножки для установки, а также настенные крепления.

В системе большинства моделей предусмотрена функция предотвращение замерзания. Поэтому, наружный блок не нуждается в утеплении.

Одно из наиболее распространенных решений, относительно эксплуатации теплового насоса, это использование системы для нагрева бассейнов.

С помощью оборудования, осуществляется подогрев воды в летний период, а также отопление помещения зимой.

На сколько выгоден тепловой насос системы воздух-вода

Выгода использования тепловых насосов отопления воздух-вода, стала особенно очевидной, после появления СОР. Под этим термином скрывается коэффициент, сравнивающий необходимые затраты на электроэнергию, при отоплении тепловым насосом типа воздух-вода. На практике это означает следующее:

  • Для работы ТН требуется электричество. Напряжение нужно компрессору, нагоняющему давление в систему. СОР указывает, какое количество тепла было получено, благодаря потреблению электроэнергии в сутки.
  • Если СОР равен 3, значит, насос вырабатывает 3 кВт тепловой энергии на каждый кВт затраченного электричества.

Источник: https://akkummaster.com/prochee/alternativnaya-energiya/teplovoj-nasos-vozduh-voda.html

Принцип действия теплового насоса системы воздух-воздух, преимущества и недостатки решения

Как сделать тепловой насос воздух-вода для отопления дома

11 марта 2019

Тепловые насосы воздух-воздух чаще всего применяются там, где невозможно оборудовать контур теплообменника под землей.

Причиной этого могут быть финансовые ограничения, отсутствие грунтовых вод или свободного места на участке для горизонтального монтажа системы, наличие твердых пластов на малой глубине и другие обстоятельства.

В этих случаях тепловой насос системы воздух-воздух – единственная разумная альтернатива. Решение подойдет тем людям, кто хочет построить экологически чистую отопительную конструкцию, но располагает небольшой суммой для реализации проекта.

Как работает тепловой насос воздух-воздух

В основе работы системы лежит тот же принцип, который применяется и в геотермальных насосных агрегатах. Главное отличие состоит в том, что тепло отбирается не из почвы или водной среды, а из внешнего воздушного пространства. При этом строение отапливается посредством нагрева воздуха внутри помещений.

Тепловой насос для отопления дома воздух-воздух имеет сравнительно простую конструкцию. Для его использования не нужно бурить скважины и прокладывать контур под землей. В конструкцию агрегата входят внутренний и внешний блоки. Наружная часть системы называется испарительной и монтируется так, чтобы примыкать к зданию с улицы.

Принцип работы агрегата достаточно прост. Внешний блок извлекает тепло из окружающих воздушных масс, которое затем разогревает хладагент. Тот начинает закипать и преобразовываться в газ.

После этого компрессор выполняет сжатие субстанции, увеличивая ее температуру. Тепло направляется внутрь конденсатора, расположенного в здании. Схема работает перманентно и контролируется автоматикой.

Процесс останавливается только тогда, когда системе удается обеспечить заданный температурный режим в помещении.

При возникновении вопросов по работе оборудования можно обратиться за разъяснением к работникам, монтирующим систему. Они подробнее расскажут, как работает тепловой насос, просветят насчет правил эксплуатации техники.

Преимущества использования

Высокий КПД теплового насоса воздух-воздух достигается при создании наименьшей разницы между температурой воздуха, из которого забирается тепло, и температурой в системе отопления. Выполнить это условие проще всего в зоне с умеренным климатом и мягкими зимами. В северных широтах с низкими температурами эффективность такого оборудования снижается.

Решение имеет многочисленные преимущества. Плюсы обогрева дома тепловыми насосами воздух-воздух:

  • простая конструкция системы, удобная установка и эксплуатация. Не нужно бурить скважины, заниматься прокладкой коммуникаций, выделять отдельное помещение для оборудования;
  • подходит для любого климата;
  • оборудованиt можно монтировать в построенном здании с действующей стандартной отопительной системой. Решение обеспечивает экономию денежных средств на прокладке дополнительных коммуникаций. Монтаж требует внесения незначительных корректив в существующую конструкцию;
  • установка обходится дешевле, если сравнивать решение с другими разновидностями теплонасосов;
  • долгий срок службы;
  • небольшой срок окупаемости;
  • уровень энергопотребления ниже средних значений;
  • оборудование функционирует в автономном режиме, имеет компактные габариты, не создает шумового загрязнения;
  • схема теплового насоса воздух-воздух позволяет использовать его летом для охлаждения пространства. При наличии высокоэффективных воздушных фильтров внутри дома легко обеспечивается комфортный микроклимат.

Как производится расчет мощности оборудования

Небольшой объем тепла присутствует в воздушном пространстве даже тогда, когда температура опустилась до -20 градусов по Цельсию. Важно, что оно пригодно для отопления дома с помощью автономной конструкции.

Для расчета требуемых параметров обычно используется специальное программное обеспечение. Можно воспользоваться онлайн-системами, которые имеют поля для указания числовых значений. В них можно указать площадь помещения и высоту потолков.

Иногда допускается задание диапазона температур, характерного для региона.

Теплонасос способен функционировать и при сильных морозах, но работать он будет при этом с меньшей отдачей. Благоприятным для системы является температурный диапазон от -10 до +10 градусов по Цельсию. Чтобы не ошибиться при выборе насоса, стоит учесть факторы:

  • объем хладагента;
  • общая площадь поверхности змеевиков во внешнем и внутреннем блоках;
  • планируемый объем отдачи тепла.

Так как система имеет сравнительно простую конструкцию, установить ее сможет даже мастер с небольшим опытом обращения с техникой. Но расчеты желательно доверить специалистам. Как минимум, у них следует получить консультацию.

Эксперты помогут определить нужные коэффициенты, произведут расчет теплового насоса воздух-воздух с учетом всех факторов. В средней полосе России для дома площадью 100 квадратных метров хватит агрегата мощностью 5 киловатт.

Минусы теплонасоса системы воздух-воздух

Есть у представленной системы и свои недочеты. Кроются они, как и достоинства, в самом принципе действия теплового насоса воздух-воздух. Главным минусом является зависимость уровня производительности от погодных факторов.

Уже при -20 градусах по Цельсию коэффициент энергетической эффективности снижается до единицы. При нуле за окном этот показатель составляет 2-2,5 единицы. Это означает, что 1 кВт потраченной энергии обеспечивает 2-2,5 кВт тепла.

Если воздух прогрет до положительных значений, коэффициент энергоэффективности вырастает до 3-4 единиц.

При -25°С такие теплонасосы малоэффективны. Поэтому при принятии решения о покупке соответствующего оборудования стоит тщательно оценить этот фактор. В некоторых случаях целесообразно использовать такие системы в качестве дополнительного источника тепла, когда погодные условия обеспечивают их эффективную эксплуатацию.

Источник: https://altenergiya.ru/novosti/princip-dejstviya-teplovogo-nasosa-sistemy-vozdux-vozdux-preimushhestva-i-nedostatki-resheniya.html

Тепловой насос воздух-вода для отопления дома

Как сделать тепловой насос воздух-вода для отопления дома

Воздушные тепловые насосы относятся к категории современного оборудования, использующего в работе альтернативные источники энергии. Источником тепла для них является окружающая нас атмосфера.

Расходуя 1 кВт электроэнергии при помощи этих установок можно получить 4 кВт тепловой энергии.

При этом они абсолютно безопасны экологически и не требуют сжигания топлива.

Важно! Если Вы хотите использовать эту систему в качестве альтернативы газовому отоплению, учтите, что теплотворность 1 кВт электроэнергии равна теплу, вырабатываемому 0.11 м3 природного газа. Более подробно о количестве энергии, выделяемой различными материалами, можно посмотреть в этой таблице.

Виды тепловых насосов

Существуют два вида установок. В одном тепловая энергия атмосферного воздуха передается для нагрева жидкого теплоносителя в системе отопления и горячей воды для хозяйственных нужд. В другом случае нагревается непосредственно воздух внутри помещения, без возможности нагрева горячей воды, это принцип называется воздух-воздух.

Кроме атмосферных существуют геотермальные и гидротермальные тепловые насосы. В их работе тепло отбирается из пробуренной скважины или водоема. Однако дополнительные расходы, связанные с бурением, защитой от коррозии, обеспечением электробезопасности и заиливанием, существенно усложняют монтаж и увеличивают сумму капитальных затрат.

Системы тепловых насосов воздух-вода являются самым оптимальным вариантом по надежности, уровню комфорта и стоимости. При этом имеют большой эксплуатационный срок.

Принцип работы насоса воздух-вода

Как уже было сказано, основным источником тепловой энергии для установок этого типа является атмосферный воздух.

В принципиальной основе работы воздушных насосов лежит физическое свойство жидкостей к поглощению и отдаче тепла во время фазового перехода из жидкого состояния в газообразное, и обратно.

В результате смены состояния выделяется температура. Система работает по принципу холодильника наоборот.

Для эффективного использования этих свойств жидкости легкокипящий хладагент (фреон, хладон) циркулирует по замкнутому контуру в конструкцию которого входят:

  • компрессор с электроприводом;
  • обдуваемый вентилятором испаритель;
  • дроссельный (расширительный) клапан;
  • пластинчатый теплообменник;
  • медные или металлопластиковые циркуляционные трубки, соединяющие основные элементы схемы.

Движение хладагента по контуру осуществляется благодаря давлению, развиваемому компрессором. Для снижения тепловых потерь трубы покрываются теплоизоляционным слоем из искусственного каучука или вспененного полиэтилена с защитным металлизированным покрытием. В качестве хладагента используют хладон или фреон, способный закипать при отрицательной температуре и не замерзающий до -40°C.

Весь процесс работы состоит из следующих последовательных циклов:

  1. В радиаторе испарителя находится жидкий хладагент, температура которого ниже, чем у наружного воздуха. Во время активного обдува радиатора тепловая энергия от низко потенциального воздуха передается хладону, который закипает и переходит в газообразное состояние. При этом его температура повышается.
  2. Подогретый газ поступает в компрессор, где в процессе сжатия еще более нагревается.
  3. В сжатом и разогретом состоянии пары хладагента подаются в пластинчатый теплообменник, где по второму контуру циркулирует теплоноситель системы отопления. Поскольку температура теплоносителя значительно ниже, чем у разогретого газа, фреон активно конденсируется на пластинах теплообменника, отдавая тепло в систему отопления.
  4. Охлажденная парожидкостная смесь поступает на дроссельный клапан, который пропускает к испарителю только охлажденный жидкий хладагент с низким давлением. После чего весь цикл повторяется.

Для увеличения эффективности теплоотдачи трубки на испарителя навито спиральное оребрение. Расчет системы отопления, выбор циркуляционных насосов и другого оборудования должен учитывать гидравлическое сопротивление и коэффициент теплопередачи пластинчатого теплообменника установки.

Инверторные тепловые насосы

Наличие инвертора в составе установки позволяет обеспечить плавный пуск оборудования и автоматическое регулирование режимов в зависимости от температуры наружного воздуха. Это позволяет максимально повысить эффективность работы теплового насоса за счет:

  • достижения КПД на уровне 95-98%;
  • снижения потребления энергии на 20-25%;
  • минимизации нагрузок на электрическую сеть;
  • увеличения сроков эксплуатации установки.

В результате температура внутри помещений стабильно поддерживается на одном уровне, не зависимо от изменения погоды. При этом наличие инвертора в комплекте с автоматизированным блоком управления обеспечит не только зимний обогрев, но и подачу охлажденного воздуха летом при жаркой погоде.

В то же время следует учесть, что наличие дополнительного оборудования всегда влечет за собой его удорожание и увеличение срока окупаемости.

Работа системы отопления от такого насоса

Принцип работы самой установки был описан выше. В результате ее происходит нагрев теплоносителя во втором контуре теплообменника, который и будет служить в дальнейшем источником тепла для обогрева здания или отдельных помещений.

Классическим вариантом распределения нагретого теплоносителя является соединение теплообменника двумя отдельными линиями к распределительной гребенке и водонагревательному бойлеру. К гребенке в свою очередь подключаются отопительные приборы, теплые полы и другое оборудование. Такое распределение необходимо из-за различных режимов работы систем горячего водоснабжения и отопления.

Линейка тепловых насосов воздух-вода определяет мощности установок от 2 до 120 кВт, что позволяет выбрать оборудование для отопления и горячего водоснабжения жилого дома любой площади.

Режим подачи холодного воздуха

Конструкция тепловых насосов позволяет не только обогревать дом зимой, но и обеспечить подачу охлажденного воздуха в жаркие дни летом. Для этого циркуляция хладагента запускается по обратному циклу.

Однако, охлаждение отопительных приборов не обеспечит необходимый эффект поскольку опускающийся вниз холодный воздух не сможет создать комфортных условий по всему объему помещения.

Поэтому для того чтобы использовать установку воздух-вода для кондиционирования потребуется наличие обдуваемого вентилятором конвектора.

Кроме этого в циркуляционный контур дополнительно устанавливают 4-ходовой клапан, второй дроссельный клапан и 2 линии труб. При переключении клапана закрывается линия в направлении «зимнего» дросселя и открывается в сторону «летнего», и охлажденный теплоноситель подается на конвектор. Подогрев горячей воды так же будет отключен.

Стоимость такого усовершенствования с учетом дополнительного оборудования, материалов и работ может быть вполне сравнима со стоимостью кондиционера. Поэтому в большинстве случаев будет вполне разумным отказаться от эксплуатации в сплит-режиме, а просто купить климатическую установку.

Преимущества и недостатки

ДостоинстваНедостатки
экономически выгодный тип отопительного оборудования с минимально возможными капиталовложениями и эксплуатационными затратамисложную схему подключения для работы в режиме охлаждения воздуха
возможность одновременного обогрева помещений и приготовления горячей воды для хозяйственных нужднепропорциональный рост расхода электроэнергии при понижении наружной температуры
наличие высокотемпературных моделей, способных обеспечить стабильную работу теплых полов, фанкойлов и конвектороввероятная остановка отопления при температуре наружного воздуха ниже -25°C
высокую энергоэффективность оборудования на уровне А+++наличие шумового фона во время работы
возможность совместной работы с отопительными котлами

зависимость от стабильного электроснабжения.

автоматизированное управление оборудованием
простой монтаж и обслуживание
возможность работы на аккумулятор тепла позволяет более экономно расходовать электроэнергию с учетом тарифов по времени суток

Большинство моделей прекрасно работают до температуры наружного воздуха -15°C. При дальнейшем похолодании эффективность системы резко снижается. Это связано с такой технической характеристикой, как точка кипения хладагента.

Для наиболее распространенных марок она находится в пределах от -20°C до -35°C. При меньшей температуре воздуха хладагент перестает закипать в испарителе и работа системы прекращается.

Поэтому для жилых домов и коттеджей в холодной климатической зоне необходимо наличие дополнительного котла или камина.

Монтаж оборудования

Блок испарителя может быть установлен на опорах возле земли или на стене здания. Для защиты от шума работающего компрессора второй блок рекомендуется устанавливать в отдельном помещении, в подвале или на чердаке. При этом необходимо принимать рекомендуемое изготовителями расстояние между блоками не более 10 метров.

После этого блоки соединяются между собой металлопластиковыми или медными трубками в усиленной тепловой изоляции с фольгированной защитой. На последнем этапе монтажа ко второму контуру пластинчатого теплообменника подключают трубы системы отопления и подводят линию электроснабжения.

Популярные изготовители, обзор цен

Тепловые насосы воздух-вода на российском рынке продает более 20 различных компаний из Европы, Японии, Южной Кореи и Китая. В числе наиболее популярных можно назвать:

  • Mitsubishi Electric;
  • Cooper&Hunter;
  • Hitachi;
  • Panasonic.

Простые и доступные по цене, но менее комфортные и надежные бюджетные модели изготавливают Neoclima и Tosot.

Тепловые насосы концерна Mitsubishi Electric отличаются самым оптимальным соотношением цены, качества и удобного пользования. Внешние блоки работают без потери тепловой мощности до температуры -15°C и компания гарантирует подачу тепла при похолодании до -28°C. Стоимость  данного оборудования начинается от 10000 долларов.

Бытовая серия Zubadan этого же производителя и полупромышленная Mr.Slim включают широкий ряд моделей мощностью от 2,8 до 34,6 кВт. Варианты установки: подвесной, настенный или напольный. Используются для отопления жилых домов, офисов, небольших магазинов и мастерских.

Торговый бренд Cooper&Hunter представлен на рынке большим количеством моделей, входящих в 7 бытовых серий и 2 промышленные. Это американская компания, но ее производство расположено в Китае. Мощность предлагаемого оборудования от 2,5 до 112 кВт. Все установки:

  • рассчитаны на устойчивую эксплуатацию в диапазоне температур наружного воздуха от -25°C до +40°С (у некоторых моделей больше);
  • специально адаптированы для использования в северных странах Европы;
  • имеют специальную защиту от обмерзания;
  • нечувствительны к перепадам напряжения в диапазоне 110-260 Вольт;
  • отличаются малым уровнем шума во время работы;

При выборе теплового насоса не следует искать самый дешевый вариант, поскольку обычно такие установки имеют низкое качество изготовления слабые технические характеристики и непродолжительный срок эксплуатации. Однако и слишком высокая стоимость зачастую бывает не оправдана. Лучшее решение всегда где-то посередине.

Источник: https://vremya-stroiki.net/teplovoj-nasos-vozdux-voda-dlya-otopleniya-doma/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.