Тепловой насос воздух-вода

Содержание

Отличия и преимущества теплового насоса типа воздух — вода

Тепловой насос воздух-вода

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.

Источник: http://canalizator-pro.ru/otlichiya-i-preimushhestva-teplovogo-nasosa-tipa-vozdux-voda.html

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

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

Все, казалось бы, просто, если бы, не одно, но! Существует температурная зависимость насоса воздух-вода. При снижении температуры, теплоотдача существенно падает. Эффективность работы зимой снижается.

Именно по этой причине, отзывы реальных владельцев о тепловых насосах системы воздух-вода с средней полосы России вразрез отличаются от тех же комментариев жителей северных широт.Все недостатки эксплуатации теплонасосов воздух-вода, в основном сводятся именно к зависимости от внешних температурных факторов.

Но это можно учесть при выборе модели, обращая внимание на параметр, указывающий нижний предел температуры для сохранения ТН работоспособности.

Перед решением о покупке, стоит прочитать несколько отзывов, показывающих преимущества и недостатки тепловых насосов, а также возможности и сферу применения оборудования.

Источник: http://avtonomnoeteplo.ru/altenergiya/149-teplovye-nasosy-vozduh-voda.html

Тепловой насос воздух-вода принцип работы

Теплового насоса типа «воздух-вода» — современная отопительная установка извлекающая тепловую энергию из воздуха и передающая ее системе водяного отопления. Использование тепла окружающей среды — один из наиболее доступных способов отопления зданий различного назначения, кроме производственных площадей.

Принцип работы

Отрицательная температура по шкале Цельсия — понятие относительное.

Истинное положение вещей отражает шкала Кельвина, чья точка отсчета (абсолютный ноль) — 273 °С. Холодный воздух при -20° по Цельсию в действительности имеет по шкале Кельвина положительную температуру +253 К, а значит, содержит тепло.

Отобрать его и направить на обогрев помещений — задача тепловых насосов «воздух-вода», действующий по обратному циклу Карно.

В замкнутом контуре циркулирует хладагент (фреон), закипающий при отрицательной температуре (по Цельсию). За один цикл фреон дважды меняет агрегатное состояние, обмениваясь теплом с наружной средой и теплоносителем. Цикл состоит из 4 этапов:

  • Испарение во внешнем теплообменнике (испарителе) с отбором тепла от окружающего воздуха.
  • Повышение давления газа компрессором, чтобы он мог сконденсироваться при положительной температуре.
  • Конденсация во внутреннем теплообменнике (конденсоре) с передачей теплоты протекающей воде.
  • Снижение давления в дроссельном вентиле, заход на новый цикл.

Эффективность работы установки характеризуется коэффициентом энергоэффективности СОР, показывающим, во сколько раз количество перенесенной энергии больше затраченной компрессором. В тепловых насосах типа «воздух-вода» значение СОР не превышает 4.

Разновидности тепловых насосов

Существует 2 вида отопительных установок, черпающих возобновляемую энергию уличного воздуха с последующей передачей воде:

  • низкотемпературные, нагревают воду системе отопления до 60 °С;
  • высокотемпературные, нагревающие теплоноситель до 80 °С.

Низкотемпературные — тепловые насосы, позволяющие обогревать помещения соответствующими системами – теплыми полами либо фанкойлами (разновидность тепловентиляторов). Применяемый хладагент — фреон марки R410.

Высокотемпературные агрегаты оснащены вторым компрессором и промежуточным теплообменником, установленным во внутреннем блоке.

Система функционирует по каскадной технологии:

  1. В первичном контуре циркулирует фреон R410. Перейдя в газовую фазу в испарителе, хладон сжимается компрессором и направляется в промежуточный теплообменник.
  2. В промежуточном теплообменнике происходит конденсация с передачей тепла другому типу фреона – R134, циркулирующему во вторичном контуре.
  3. Хладон R134 отличается более высокой температурой кипения и от взаимодействия с фреоном R410 в теплообменнике испаряется, отбирая у последнего тепло.
  4. Перейдя в жидкую фазу, хладагент в первичном контуре движется обратно к испарителю через расширительный клапан.
  5. Фреон вторичного контура R134 в газообразном состоянии тоже нагнетается вторым компрессором и поступает в конденсатор, где отдает тепловую энергию теплоносителю системы отопления и переходит в жидкую фазу.
  6. После прохода дроссельного вентиля давление жидкого хладагента R134 снижается и он снова движется в промежуточный теплообменник для встречи с хладоном R410.
  7. Коэффициент энергоэффективности СОР низкотемпературных тепловых насосов достигает 4, а высокотемпературных – только 3. Причина в 2 компрессорах, потребляющих больше энергии. Зато агрегат способен работать с радиаторной системой и греть воду для бытовых нужд (ГВС).

Производители тепловых насосов «воздух-вода» предлагают несколько вариантов компоновки оборудования:

  • узлы и агрегаты установлены в едином корпусе на улице, в дом заходят только трубы с теплоносителем;
  • классическая компоновка с компрессором и испарителем в наружном блоке, конденсор стоит в блоке внутреннем;
  • то же, с накопительным бойлером во внутреннем блоке.

В тепловых агрегатах с накопительными емкостями предусматривается возможность присоединения других альтернативных источников энергии — солнечных коллекторов.

Преимущества и недостатки

 Тепловую установку «воздух-вода» можно поместить в небольшом помещении и практически в любом здании, в том числе в квартире высотного дома.

Например, внутренняя часть низкотемпературного теплового насоса серии Daikin Altherma со встроенным бойлером займет 0.45 м2 площади (62 х 73 см с учетом технологического зазора 1 см).

Вода в накопительном бойлере емкостью 180 л прогревается тепловым насосом Daikin от 10 до 50 °С за 1 час при условии, что на улице 7° тепла.

Помимо высокой эффективности по сравнению с другими видами отопления, тепловые насосы «воздух-вода» обладают такими преимуществами перед другими моделями тепловых насосов:

  • Монтаж и запуск теплообменной установки производится быстро (при готовых фундаментах и смонтированной системе водяного отопления — в течение 1—2 дней). Срок увеличится до 1 месяца, если фундаментов под оборудование нет.
  • Нет нужды в проведении земляных работ, что значительно удешевляет реализацию проекта (в 3—4 раза).
  • Есть возможность организовать горячее водоснабжение.
  • Источник, откуда черпается тепло, всегда есть в наличии. Грунтовые воды могут уйти на более глубокий горизонт.
  • Относительно гелиосистем насосы «воздух-вода» стоят в 2—3 раза дешевле.

Единственный существенный недостаток — резкое снижение эффективности отопительной установки (коэффициента СОР) при понижении температуры воздуха.

Тепловой насос устойчиво работает до температуры — 15 °С, сохраняя СОР на уровне 3 (энергии поступает втрое больше, чем затрачивается). Ниже — 15 °С эффективность падает до 2—1.5, предел наступает при температуре — 25 °С.

 На случай ударных морозов отопительные агрегаты оборудованы системой прямого электрического нагрева, не дающей помещениям остыть, а трубам с водой – разморозиться.

Тепловые насосы типа «воздух-вода» — высокотехнологичные установки с минимальным количеством движущихся частей, не требующие постоянного присмотра и обслуживания. Но при монтаже нужно учесть ряд моментов, а во время эксплуатации выполнять некоторые мероприятия:

  • В регионах с ненадежным электроснабжением следует иметь под рукой электрический генератор.
  • При небольшой электрической мощности на вводе в дом автоматическая система электроподогрева теплового насоса не сможет обеспечить теплом все помещения. На случай сильных морозов рекомендуется поставить дополнительный источник тепла, например, стальную печь на дровах.
  • Накапливающийся под внешним блоком лед лучше периодически сбивать.
  • Проблема с намерзающим конденсатом решается также путем прокладки трубы внутрь дома с выводом в канализацию. Это решение — единственно приемлемое при монтаже оборудования в квартире.
  • Наружные блоки следует прикрывать от снега специальными козырьками.
  • Несколько раз в течение сезона следует проверять трубки с фреоном. Появление на соединениях или под ними масляных пятен говорит о негерметичности и утечке хладона.
  • Компрессор не должен издавать при работе громкого шума. Появление посторонних звуков может свидетельствовать о его неисправности или недостатке фреона в системе.
  • Не рекомендуется самостоятельно проводить диагностику либо устранять неполадки, поскольку оборудование довольно сложное.

Стоимость оборудования

Цены тепловых насосов «воздух-вода» существенно ниже геотермальных установок, но выше, чем чисто воздушные агрегаты. В таблице указана стоимость отопительных систем от известного бренда DanHeat из средней ценовой категории:

Модель теплового насоса Мощность тепловая, кВт Цена розничная, у. е. Цена оптовая и для партнеров, у. е.
AVH- 12V1DB 5.6 2180 1680
AVH- 24V1DB 9.2 3200 2470
AVH- 24V1DR1 9.8 4300 3300

Стоимость монтажных работ зависит от мощности оборудования и множества других факторов. Стартовая цена — около 1700 у. е.

Отзывы реальных владельцев

Отзывы владельцев тепловых насосов «воздух-вода» в основной массе положительные:

Дом 69 м2 без утепления, греемся тепловым насосом и подтапливаем дровяной печкой. При средней температуре на улице +3 °С внутри держали +20 °С. Когда прогорели колосники у печки, гоняли 2 недели только ТН, ограничив отапливаемую площадь до 45 м2. Вышло среднее потребление электричества 360 Вт/ч, многовато. Надо утеплять стены, но хорошо, что есть ТН.

Уже вторую зиму дом 65 м2 отапливаем тепловым насосом, до —15 °С нормально, ниже – только печка спасает. Раньше стояли электрические конвекторы, по сравнению с ними расход электричества зимой снизился в 2.5 раза.

Полностью отапливаю двухэтажный утепленный дачный домик ТН «воздух-вода», общая площадь 80 м2. В теплую зиму потребление электроэнергии за весь год составило 8000 кВт, сюда входят все электроприборы. Проживаю постоянно, горячую воду тоже тепловой насос дает. А вот в холодную зиму его не хватало, автоматика включала ТЭНы и накручивал по 1000 кВт за месяц.

Источник: http://energylogia.com/home/otoplenie/teplovoj-nasos-vozduh-voda-printsip-raboty.html

Тепловой насос типа воздух-вода: обзор технологии конструирования

Современный тепловой насос воздух вода — устройство исключительно полезное. Даже если температура наружного воздуха приближается к нулю, с его помощью можно успешно обогревать довольно большие помещения.

Если тепловые насосы типа «земля-вода» или «вода-вода» проще монтировать в частном доме с просторным участком, то модель типа «воздух-вода» без проблем устанавливается в городских зданиях, как жилых, так и офисных.

Как работает данная система?

Окружающий нас мир полон энергии, нужно только собрать ее и правильно использовать. Для этого и предназначены тепловые насосы воздух вода.

С их помощью можно собрать низкопотенциальную энергию из окружающей среды и преобразовать ее в высокопотенциальное тепло, способное обогреть жилище весьма эффективно.

Специалисты называют этот процесс обратным принципом Карно, на основе которого работают холодильные установки.

С помощью мощного вентилятора снаружи забирается обычный воздух. Он контактирует с испарителем, внутри которого находится хладагент, циркулирующий по змеевику. Нагреваясь, хладагент испаряется и поступает в компрессор.

Здесь он сжимается и нагревается до температуры около 75 градусов и под давлением поступает в конденсатор. Там хладагент конденсируется и переходит в жидкое состояние, отдавая тепло домовой отопительной системе.

Жидкий хладагент поступает в испаритель, где нагревается под действием наружного воздуха и т. д. Цикл «нагрев-испарение-сжатие-конденсация» повторяется снова и снова.

Внешний блок теплового насоса воздух-вода размещают на участке, выбирая для этого недалеко от дома место с хорошей циркуляцией воздуха

Тепловые насосы всех типов рекомендуется использовать в комплекте не с традиционными радиаторами, а с теми видами отопление, которые не требуют подогрева теплоносителя до высоких температур. К ним относят «теплый пол», воздушное отопление, радиаторы большой площади и т. п.

Преимущества и недостатки такого отопления

Современный тепловой насос типа воздух вода эффективен и позволяет заметно сэкономить на отоплении, поскольку:

  • воздух можно назвать самым доступным и дешевым возобновляемым ресурсом;
  • стоимость монтажа такого агрегата обойдется дешевле, чем установка других видов теплового насоса (грунт-вода, вода-вода и т. п.), а весь процесс осуществляется проще и быстрее ;
  • обогрев можно осуществлять даже при отрицательной температуре наружного воздуха;
  • устройство работает почти бесшумно;
  • обеспечивается эффективный воздухообмен внутри помещения;
  • управление установкой можно осуществлять в автоматическом режиме.

Действительно, при сооружении воздушного теплового насоса не нужно бурить скважины или проводить масштабную выемку грунта, не нужно сооружать теплообменник для наружного контура и т. д.

Понадобятся два небольших канала, по которым воздух будет забираться, а затем возвращаться наружу. Для этого в земле укладывают два небольших утепленных трубопровода.

Существуют и модели, не нуждающиеся в таких трубопроводах.

Для теплового насоса «воздух-вода» понадобится большой вентилятор, который будет подавать воздушные потоки к испарителю. Лопасти вентилятора должны быть закрыты решеткой

Недостатков у этой конструкции немного, однако их следует учитывать. Хотя и считается, что воздушный теплонасос может эффективно работать круглый год, все же лучше использовать его в местности с мягкой и теплой зимой. Не рекомендуется включать такой тепловой насос при температуре ниже -7 градусов.

При этом КПД системы в зимнее время будет ниже, чем весной или осенью. Хотя производители утверждают, что промышленные модели тепловых насосов этого типа могут вполне успешно работать и при -25 по Цельсию.

В местности с суровым климатом самым выгодным вариантом может оказаться сочетание теплового насоса и традиционного отопительного котла, который включается только при наступлении сильных холодов.

Разумеется, для работы любого теплового насоса необходима электроэнергия. На каждый затраченный киловатт электроэнергии устройство позволяет получить 3-4 кВт природной энергии.

Поэтому в конечном счете использование теплового насоса для отопления экономически выгодно по сравнению с затратами на обогрев газом, дизельным, твердым топливом или на отопление с помощью электрического котла.

Однако забывать о зависимости системы от наличия электроэнергии не стоит.

Алгоритм сборки самодельного агрегата

Почти все элементы воздушного теплового насоса можно изготовить самостоятельно. Компрессор рекомендуется снять с обычной сплит-системы. Как правило, такой прибор имеет подходящие характеристики и работает достаточно бесшумно. Помимо компрессора понадобится ряд материалов:

  • металлический бак из нержавейки, объемом 100 л или более;
  • пластиковая бочка с широкой горловиной;
  • трубы из меди различного диаметра (толщина стенок трубы — не менее 1 мм);
  • набор муфт и переходников;
  • электроды;
  • сливной кран;
  • отвоздушиватель ДУ-15;
  • предохранительный клапан;
  • манометры;
  • устройства для автоматического управления;
  • кронштейны для крепления элементов системы;
  • фреон и др.

Обратите внимание! При включении компрессора потребуется достаточно большой ток, поэтому рекомендованная расчетная нагрузка электросчетчика в доме должна быть не менее 40А.

Чтобы сделать воздушный тепловой насос, необходимо:

  1. Запастись подходящим компрессором и кронштейнами для его монтажа на стену. Чтобы сделать тепловой насос мощностью 9кВт, понадобится компрессор на 7,2 кВт.
  2. Изготовить из медной трубки змеевик, равномерно намотав трубу вокруг баллона нужного диаметра.
  3. Для изготовления конденсатора разрезать пополам стальной бак на 100 литров, вставить внутрь медный змеевик.
  4. Заварить бак и установить резьбовые соединения. Для установки готового конденсатора также понадобятся кронштейны.
  5. Разрезать пластиковую бочку, чтобы сделать испаритель.
  6. Вставить в испаритель медный змеевик из трубы на ¾ дюйма.
  7. Для монтажа испарителя на стену нужен еще один набор L-образных кронштейнов.
  8. Соединить элементы в общую систему.
  9. Пригласить мастера по холодильному оборудованию, который проверит качество сборки и закачает в систему хладагент.

После этого необходимо обеспечить забор наружного воздуха и его сброс для контакта с испарителем, а также подключить устройство к системе отопления дома.

Чтобы сделать змеевик из медной трубки для теплового насоса «воздух-вода», можно взять баллон подходящего диаметра из-под фреона или газа и аккуратно намотать трубку на него

Компрессор для теплового насоса «воздух-вода» можно снять со сплит-системы, удостоверившись, что у него достаточная мощность. Для изготовления конденсатора подойдет металлический бак

Основные принципы работы воздушного теплового насоса представлены в видеоматериале на примере промышленной модели:

Обратите внимание, что если принято решение использовать тепловой насос параллельно с отопительным котлом, рекомендуется при подключении использовать байпас.

Несколько слов о расчетах мощности

Перед началом работ по созданию насоса, следует определиться с его мощностью. Не стоит делать агрегат «с запасом», поскольку это повлечет совсем не нужные материальные расходы. Недостаток мощности скажется на эффективности работы системы, в этом случае в доме будет слишком холодно.

Специалисты для подробных расчетов мощности теплового насоса используют специальные программы, которые позволяют определить и другие параметры, например, площадь медного змеевика и т. п. Народные умельцы поступают проще — используют он-лайн калькуляторы, которые установлены на некоторых профильных сайтах. В специальные поля следует ввести данные о:

  • регионе, в котором находится помещение;
  • общей площади частного дома;
  • высоте потолков в комнатах;
  • степени утепления здания.

На основании этих данных программа выдаст расчетную мощность теплового насоса. Разумеется, чем лучше утеплено здание, тем меньше тепла понадобится для его обогрева, поэтому решить проблему теплоизоляции рекомендуется еще до начала монтажа. Для вас же мы приводим ориентировочные данные для общего ознакомления.

Ориентировочная зависимость необходимой теплопроизводительности ТН от площади дома с хорошими теплоизоляционными свойствами

Технология правильного обслуживания

Работа тепловых насосов регулируется автоматически, поэтому никакого особого ежедневного ухода эта система не требует. Все же рекомендуется периодически, хотя бы раз в год, осматривать все элементы системы, чтобы выявить возможные неполадки и предотвратить их. Владельцу теплового насоса следует:

  1. Проверять состояние всех имеющихся фильтров и прочищать их.
  2. Контролировать температуру масла в компрессоре (оно должно быть теплым).
  3. Удалять мусор, попавший в наружный теплообменник.
  4. Удалять пыль и грязь с температурных датчиков.
  5. Проверять состояние проводки и линии подключения.
  6. Осматривать шланги, трубы и места их соединений, выявляя протечки.
  7. При необходимости смазывать соответствующие точки двигателя и вентилятора.

Обычно компрессор снабжен системой подогрева масла. Перед запуском насоса следует на несколько часов оставить его включенным, чтобы масло успело прогреться. Без этой предосторожности оборудование может очень быстро выйти из строя.

Источник: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-voda.html

Характеристики тепловых насосов системы воздух-вода

Тепловой насос системы воздух-вода является одним из видов современных источников отопления и горячего водоснабжения жилищ.

Пик развития альтернативных источников теплоснабжения домов приходится на сегодняшний день.

Поэтому тепловые насосы системы воздух-вода наряду с аналогичными агрегатами пользуются все возрастающей популярностью, однако их применение сопровождается своими особенностями.

Принцип, лежащий в основе функционирования

Конструкция теплового насоса системы воздух вода представляет собой два блока, наружный и внутренний. Наружный блок очень похож на тот же у инверторного кондиционера.

С его помощью происходит принудительное нагнетание воздуха, служащего для насоса основным источником тепловой энергии. Нагнетание воздуха происходит во внешний теплообменник насоса, где он контактирует с хладагентом, циркулирующим по системе трубок.

За счет того, что температура хладагента существенно ниже температуры окружающей среды, от воздуха к нему происходит передача тепловой энергии.

В результате данного теплообмена хладагент переходит в газообразное состояние. Образовавшийся газ поступает в компрессорный блок, где сжимается, приобретая еще более высокую температуру.

После этого хладагент попадает в конденсатор, который является составляющей внутреннего блока теплового насоса, где происходит его преобразование обратно в жидкость. Данный процесс сопровождается нагревательным эффектом.

Далее жидкий хладагент отправляется обратно в наружный блок насоса, а повышенное давление, полученное в компрессоре, стравливаетсяиз системы через предназначенный для этого клапан.

Конструкция теплового насоса системы воздух вода включает в себя два блока – наружный и внутренний

Основную часть внутреннего блока теплового насоса представляет водяной бойлер. Его объем определяется из расчета порядка 100 литров на 100 квадратных метров помещения.

Он выполняет две основные функции: аккумуляция полученного из окружающей среды тепла, а также осуществление горячего теплоснабжения дома. От данного бойлера отходит разветвленная система отопительных контуров, цель которой перекрыть потребность всех помещений в теплоснабжении.

Так в самых общих чертах выглядит принцип работы теплового насоса системы воздух-вода.

Рекомендации по выбору

Агрегаты, занимающие нишу тепловых насосов воздух-вода, представлены на рынке большим разнообразием моделей. Представители, обладающие разным функционалом, могут разительно отличаться по цене. Поэтому, зная свои потребности, лучше всего подбирать агрегат максимально близко их удовлетворяющий и не превосходящий в значительной мере.

Самые продвинутые модели предполагают использование для управления ими различного высокотехнологичного оборудования.

В частности, для регулировки рабочих циклов агрегата могут быть использованы термостаты, Wi-Fi модули, позволяющие осуществлять контроль над агрегатом даже со смартфона и различные программаторы.

Если в этом нет необходимости, и вполне устроит управление максимально приближенное к ручному, то нет смысла переплачивать.

Далеко не все модели тепловых насосов системы воздух-вода предполагают наличие функции горячего водоснабжения, кроме отопления. Наличие и отсутствие данного функционала также значительно влияет на конечную стоимость насоса.

Эффективность разных агрегатов также неодинакова. Основная масса моделей может действенно обогревать помещение при температуре окружающей среды не меньше 15 градусов по Цельсию ниже ноля. Однако некоторые производители производят насосы, эффективно забирающие тепловую энергию из воздуха, температура которого может опускаться вплоть до 32 градусов по Цельсию ниже ноля.

Большинство насосов воздух-вода рассчитана на температуру не меньше 15 градусов по Цельсию ниже ноля

Таким образом, на окончательный выбор насоса будут влиять потребности конкретного потребителя и условия эксплуатации насоса.

Определение необходимой мощности

При определении необходимой мощности агрегата, прежде всего, нужно исходить из принципа перекрытия тепловым насосом всех потребностей в теплоснабжении и нивелирования тепловых потерь дома.

Необходимая мощность зависит также и от типа теплового насоса. Если тепловой насоссистемы воздух-вода используется как для отопления, так и для горячего водоснабжения, то и расчет мощности нужно производить для каждой из этих целей в отдельности. После этого определяется совокупная мощность агрегата.

Для расчета мощности теплового насоса, необходимой для обеспечения горячего водоснабжения нужно знать несколько переменных:

  • Первая – это разница температур между водой, поступающей в систему и той, которая получается на выходе. Как правило, требуемая температура горячей воды колеблется на уровне 60 градусов по Цельсию.
  • Вторая – объем воды, используемой в рассматриваемый период. Как правило, берется в отдельности светлое и темное время суток, так как температура в эти периоды отличается.
  • Третий – коэффициент полезного действия насоса. Этот показатель отражает отношение вырабатываемой агрегатом тепловой энергии к затраченной электрической энергии.

Для расчета мощности теплового насосасистемы воздух-вода,необходимой для горячего водоснабжения, нужно разницу температур воды умножить на частное объема ее потребления и КПД насоса, а затем результат умножить на коэффициент 1,16.

Формула с использованием условных обозначений выглядит следующим образом:

ДельтаT x V/K*1,6

Если при расчете использовать в качестве единицы измерения для воды тонны, то результат получится в киловаттах, если литры, то, соответственно, в ваттах.

При расчете мощности насоса, необходимой для отопления помещения, большую роль играют его тепловые потери. Количество переменных, которые необходимо учитывать при расчете тепловых потерь достаточно велико.

Поэтому для их расчета целесообразней будет использовать специальные онлайн калькуляторы. Найти их, введя соответствующий запрос, достаточно просто.

Данные калькуляторы учитывают высоту потолков, материалы, из которых выполнены стены, потолок, пол и двери, размеры проемов и многие другие факторы.

Для дальнейшего расчета требуемоймощности теплового насосасистемы воздух-вода полученную в калькуляторе величину умножают на площадь здания в метрах.

Нормальный показатель тепловых потерь для теплоизолированного помещения равняется примерно 0,05 киловатт на метр квадратный.

Для определения совокупной мощности теплового насоса, полученные показатели складываются. Однако для надежности следует выбирать агрегат на 10-15% мощнее полученного результата.

Это связано с тем, что иногда производители завышают показатели эффективности своих насосов.

Кроме того, данный расчет не учитывает затраты энергии на поддержание необходимой температуры воды в бойлере в тот момент, когда она не расходуется и остывает.

Особенности установки и эксплуатации

Конструкция тепловых насосов системы воздух-вода предполагает проведение довольно трудоемких и требующих высокой квалификации работ. Браться за их самостоятельное проведение стоит только в случае наличия опыта в данной сфере.

Выделяют ряд особенностей, с учетом которых должен проводиться монтажданного агрегата:

  • Размещение внутреннего блока производится не в жилой комнате, а в специально предназначенном для этого техническом помещении.
  • При установке внешнего блока предполагается сооружение конструкции, которая будет защищать его от негативных воздействий внешней среды (как правило, атмосферных осадков).
  • Установка внешнего блока теплового насоса системы воздух вода производится вблизи от дома на металлический каркас.
  • Наиболее эффективным в плане нагрева помещения будет создание разветвленного отопительного контура под поверхностью напольного покрытия, вместо монтажа радиаторов отопления.

Установка насоса системы воздух-вода предполагает проведение ряда довольно трудоемких и требующих высокой квалификации работ

Кроме монтажа, ряд характерных особенностей имеет и эксплуатация данных систем.

Несмотря на высокую автономность, эти тепловые насосы требуют периодического проведения мероприятий по их обслуживанию:

  • Замена очистительных фильтров для воды;
  • Чистка внешнего блока насоса, в особенности теплообменной системы;
  • Мониторинг состояния электропроводки;
  • Осмотр труб и шлангов для воды и хладагента на предмет протечек;
  • Смазка ходовой части вентилятора системы нагнетания воздуха;

Соблюдение этих несложных правил позволит продлить срок службы теплового насоса и сэкономить на восстановительных работах.

Выгода от использования

Основное направление деятельности при создании альтернативных источников отопления – это получение необходимой эффективности агрегата при минимальных затратах средств. В этом плане тепловой насос воздух-вода показывает себя наилучшим образом.

Показатель эффективности таких конструкций (СОР, он же КПД) красноречиво говорит об их рентабельности. Среднее значение данного показателя составляет порядка 4 единиц.

Это значит, что количество вырабатываемой насосом тепловой энергии вчетверо превышает количество затраченной электроэнергии. В зависимости от модели, тепловые насосысистемы воздух-вода от 1/2 до 4/5тепла получают из внешней среды.

Она является неиссякаемым и бесплатным источником энергии для отопления дома.

Однако не все так радужно. Главным минусом такого способа отопления является его прямая зависимость от температуры окружающего воздуха. Существуют определенные нижние границы температур, при опускании ниже которых эффективность теплового насоса резко падает. Но это компенсируется выбором соответствующей модели. Некоторые из них эффективно работают при морозах вплоть до 32 градусов.

Кроме этого, от экстремальных морозов можно застраховаться, установив резервный источник отопления.Он не будет зависеть от температуры наружного воздуха и будет использоваться только в крайних случаях.

Развитие прикладной науки позволяет из года в год повышать качество жизни. Внедрение современных и более эффективных технологий делает ее проще и приятней. К одному из таких явлений прогресса можно отнести и появление тепловых насосов воздух-вода, которые при верных расчетах с легкостью удовлетворят потребности практически любого частного дома в отоплении и горячем водоснабжении.

Источник: http://pechiexpert.ru/harakteristiki-teplovyh-nasosov-sistemy-vozduh-voda-01/

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

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