Тепловой насос воздух-воздух - Строительство от А до Я.

Содержание

1 Рассматриваем тепловой насос воздух-воздух – все за и против
2 Тепловой насос воздух-воздух: как работает и для чего нужен
3 Все про тепловой насос типа воздух-воздух + обустройство воздушного отопления
4 Тепловой насос Воздух-Воздух для отопления дома
- 4.1 Принцип работы теплового насоса
- 4.2 Организация отопительной системы
5 Тепловой насос воздух — воздух

Содержание

1 Рассматриваем тепловой насос воздух-воздух – все за и против
2 Тепловой насос воздух-воздух: как работает и для чего нужен
3 Все про тепловой насос типа воздух-воздух + обустройство воздушного отопления
4 Тепловой насос Воздух-Воздух для отопления дома
- 4.1 Принцип работы теплового насоса
- 4.2 Организация отопительной системы
5 Тепловой насос воздух — воздух

Рассматриваем тепловой насос воздух-воздух – все за и против

Воздушное конвективное отопление пользуется популярностью, благодаря скорости обогрева помещений и высокой теплоэффективности.

Единственный минус, ограничивающий популярность данной схемы – большие затраты на электричество. Тепловой насос воздух-воздух полностью нивелировал этот недостаток.

Потребитель сможет оценить экономичность теплонасоса воздушного типа, снижающего расходы на электроэнергию в 3-5 раз.

Как работает тепловой насос системы воздух-воздух

Общий принцип работы ТН во многом напоминает тот, что используется в кондиционере, в режиме «обогрев помещения», с единственным отличием. Теплонасос «заточен» на отопление, а кондиционер на охлаждение комнат. Во время работы используется низкопотенциальная энергия воздуха. В результате расход электроэнергии сократился более чем в 3 раза.

Принцип действия тепловой насосной установки воздух-воздух, если не вдаваться в технические подробности, следующий:

Воздух, даже при отрицательной температуре, сохраняет определенное количество тепловой энергии. Это происходит до тех пор, пока температурные показатели не достигнут абсолютного нуля. Большинство моделей ТН способны извлекать тепло при достижении температуры -15°С. Несколько известных производителей выпустило станции, сохраняющие работоспособность при -25°С и даже -32°С.
Забор низкопотенциального тепла происходит благодаря испарению фреона, циркулирующего по внутреннему контуру ТН. Для этого используется испаритель – блок, в котором создаются оптимальные условия для преобразования хладагента из жидкого в газообразное состояние. При этом, согласно физическим законам, поглощается большое количество тепла.
Следующим блоком, расположенным в системе теплоснабжения воздух-воздух, является компрессор. Именно сюда подается хладагент в газообразном состоянии. В камере нагнетается давление, что приводит к резкому и существенному нагреву фреона. Через форсунку, хладагент впрыскивается в конденсатор. Компрессор для теплового насоса имеет спиралевидное исполнение, что облегчает запуск при низких температурах.
Во внутреннем блоке, располагающемся непосредственно в помещении, находится конденсатор, выполняющий одновременно функцию теплообменника. Газообразный разогретый фреон, целенаправленно конденсируется на стенках модуля, отдавая при этом тепловую энергию. ТН распределяет полученное тепло, подобным к сплит-системе образом.Допускается канальное распределение нагретого воздуха. Особенно практично такое решение при нагреве больших многоквартирных зданий, складских и промышленных помещений.

Принцип работы теплового насоса воздух-воздух и его эффективность напрямую связаны с температурой окружающей среды. Чем холоднее «за окном», тем ниже производительность станции.

Работа теплового насоса воздух-воздух при температуре минус -25°С (в большинстве моделей) полностью прекращается. Чтобы компенсировать недостаток тепла, устанавливают резервный котел. Оптимально одновременное использование электрического тэна.Тепловые насосы воздух-воздух состоят из двух блоков наружного и внутреннего размещения.

Конструкция во многом напоминает сплит-систему и устанавливается подобным образом. Внутренний блок монтируется на стену или потолок. Настройки выставляются с помощью дистанционного управления.

Для северных регионов, схема отопления с использованием воздушного ТН будет малоэффективной, лучше остановить свой выбор на геотермальных установках.

Чем отличается ТН воздух-воздух от кондиционера

ТН воздух-воздух работает как кондиционер, но имеет существенные отличия, заключающиеся в особенностях конструкции и производительности.

Хотя существует внешнее сходство, на самом деле, отличия, если обратить внимание на технически характеристики, существенны:

Производительность – тепловой насос воздух-воздух для отопления дома, максимально эффективно работает на нагрев помещения. Некоторые модели способны охлаждать воздух. Во время кондиционирования помещения, энергоэффективность существенно уступает обычным кондиционерам.
Экономичность – даже инверторные кондиционеры, во время работы тратят больше электроэнергии, чем требует отопление тепловым насосом типа воздух – воздух. При переходе в режим обогрева, затраты электричества еще больше увеличиваются.У ТН коэффициент энергоэффективности определяется согласно СОР. Средние показатели станций равняются 3-5 единицам. Затраты электричества в таком случае составляют 1 кВт на каждые 3-5 кВт полученного тепла.
Сфера применения – кондиционеры используют для вентиляции и дополнительного обогрева помещения, при условии, что температура окружающей среды не будет меньше +5°С. Тепловые насосы воздух-воздух, применяются в качестве основного источника отопления в течение всего года в средних широтах. При определенной модификации, могут использоваться для охлаждения комнат.

Мировой опыт использования тепловых отопительных насосов системы воздух-воздух, убедительно доказал, что использование возобновляемых источников энергии не только возможно, но и экономически выгодно, несмотря на необходимость первичных капиталовложений.

Как выбрать тепловой насос типа воздух-воздух

Эффективность ТН воздух-воздух при отоплении дома, напрямую зависит от правильного выбора станции и проведения предварительных расчетов. Подбирая подходящий ТН, обращают внимание на следующие характеристики:

Мощность теплонасоса.
Компания производитель.
Стоимость оборудования и подключения.

Внимание обращают и на дополнительные функции. Устройство ТН воздух-воздух может отличаться по количеству доступных задач. Оборудование способно работать на нагрев и охлаждение.

В серии некоторых производителей, отдельно включено оборудование с встроенными емкостями для нагрева воды ГВС.Оптимальная отопительная система с тепловым насосом воздух-воздух соответствует техническим характеристикам здания и продумана с учетом дальнейшей эксплуатации.

При проведении правильных расчетов, самоокупаемость установки наступает уже через 2-3 года интенсивного использования.

Как рассчитать необходимую мощность ТН

Низкотемпературные тепловые насосы для отопления системы воздух-воздух рассчитываются исходя из формулы 0,7 кВт =10 м². Таким образом, получают приблизительные параметры мощности.Для первичных расчетов формула достаточно точная.

Для примера, можно провести расчет мощности бытового теплового насоса системы воздух-воздух, для помещения в 200 м²:

Расчет мощности включает стандартное помещение, со средним показателем теплопотерь и высотой потолка не более 2,7 м, при условии постоянного проживания.
На каждый 10 м² требуется 0,7 кВт производительности ТН. Для 100 м² понадобится установка на 7 кВт, 200 м² – 14 кВт.
Если в принципиальную схему входит водонагревательный бак, к полученному результату добавляют еще 10-20% мощности.

Если все расчеты произведены правильно, эксплуатация ТН воздух-воздух, обеспечит нагрев воздуха до комфортных 23 градусов в течение всего отопительного сезона, при минимальных затратах на отопление.

Какую марку ТН воздух-воздух выбрать

Оборудование предлагают немецкие китайские и японские производители. При выборе необходимо ориентироваться на указанные в технической документации параметры и отзывы покупателей.Наилучшие марки насосов воздух-воздух изготавливают в Японии. Азиатские корпорации одними из первых стали использовать технологию извлечения низкопотенциальной энергии из воздуха, для охлаждения помещений.

С тех пор их продукция существенно улучшилась:

Daikin – мировой лидер в изготовлении систем отопления и кондиционирования. Главной особенностью продукции является полное интегрирование системы в жилой дом и обеспечение автономного климат контроля, приспосабливающегося к пожеланиям хозяев. Под брендом Daikin предлагаются тепловые насосы для бытовых и коммерческих нужд, работающие на обогрев и охлаждение, а также обеспечение потребностей ГВС.
Mitsubishi – отечественному потребителю продукция компании знакома в основном по выпускаемым автомобилям. Но, как и многие другие японские компании, помимо машин, Mitsubishi выпускает еще несколько видов техники.Главным достоинством компании считается создание уникальной конструкции ZUBADAN, позволившей существенно улучшить рабочие параметры и сократить расходы электроэнергии. ТН Митсубиси сохраняют работоспособность до -25°С. Для отопления промышленных комплексов, разработаны мультизонные системы.
Fujitsu – основной упор, компания делает на производстве так называемых комбинированных систем, имеющих широкий дополнительный функционал. ТН работают на обогрев и охлаждение. При необходимости, легко интегрируются в систему жидкостного отопления и ГВС. Fujitsu – это компактные и простые в эксплуатации системы, предназначенные для отопления частных домов и коттеджей.

При выборе подходящей станции, помимо выбора производителя, обращают внимание на технические параметры, в частности СОР и минимальную температуру, при которой насос сохраняет работоспособность.

Сколько стоит ТН воздух-воздух

На стоимость влияют технические характеристики, наличие дополнительных функций. Японцы привыкли классифицировать установки по производительности и надежности. Потребителю предлагают три класса оборудования:

Бытовые – ориентировочная цена 200-350 тыс. руб. Максимальная отапливаемая площадь не более 100-140 м².
Полупромышленные – обойдутся в 500-800 тыс. руб.
Промышленные – самые дорогие и производительные установки, предназначены для долгой эксплуатации при неблагоприятных условиях. Производительность до 90 кВт. Стоимость от 900 до 3 млн. руб.

Дополнительно, к цене теплонасоса добавляют стоимость монтажа и изготовления проекта, по распределению потоков воздуха при работе.

Особенно это важно при обогреве помещений большой площади, разделенных на комнаты перегородками.

Особенности монтажа ТН системы воздух-воздух

Монтаж ТН воздух-воздух чем-то напоминает установку сплит-системы. В устройстве присутствует два блока – внешний и внутренний, соединенных между собой контуром, по которому циркулирует хладагент.Наружный или внешний блок теплового насоса, монтируется на улице. Некоторые модели устанавливаются в специальный защитный кожух.

Станция настолько легкая, что ее монтаж допускается даже на кровле здания. Рекомендуется, чтобы ТН воздух-воздух устанавливался приблизительно в 2-3 м от входа в жилые помещения.Внутренний блок размещают таким образом, чтобы потоки нагретого воздуха, максимально эффективно распространялись по помещению. Допускается настенная и потолочная установка.

Централизованное воздушное отопление дома с помощью теплового насоса воздух-воздух, при постоянном проживании, требует использования системы принудительного нагнетания воздуха. Протяженность воздушных каналов и их расположение, тщательно просчитывается во время изготовления проектной документации.

Установка теплового насоса – это сложный технологический процесс, поэтому, выполнение работ выполняют специализированные монтажные бригады, имеющие соответствующую лицензию.

Преимущества и недостатки ТН воздух-воздух

Отзывы реальных владельцев о тепловых насосах системы воздух-воздух, помогают составить точную картину, относительно энергоэффективности использования альтернативных методов обогрева, а также получить представление о существующих преимуществах и недостатках.Отопление дома ТН воздух-воздух имеет следующие плюсы:

Экономия средств – даже при значительных первоначальных затратах, теплонасос самоокупается уже через 3-6 лет эксплуатации. Так как оборудование рассчитано на 30-50 лет службы, выгоды очевидны. Затраты на электроэнергию, в течение всего отопительного сезона, в 3-5 раз меньше чем у электрокотла.
Полная независимость от традиционных видов топлива. Главное преимущество отопления ТН воздух-воздух заключается в производстве тепловой энергии, без использования газа, твердого и жидкого топлива, и т.д. При условии установки солнечных панелей, можно отказаться и от внешнего электричества.
Экологичность – во время работы используют возобновляемые источники тепловой энергии, полностью отсутствуют вредные выбросы.

Конечно, у теплонасосов есть свои слабые стороны, которые время от времени пытаются исправить производители. К ним относятся:

Зависимость КПД от наружной температуры – производители постоянно совершенствуют системы. Современное оборудование способно работать при -15 -25°С. Эффективность при низких температурах заметно снижается, что ограничивает применение модулей для отопления помещений в условиях Севера.
Большие материальные затраты на приобретение и монтаж теплонасоса. Главный недостаток ТН воздух – воздух, по причине которого, станции не получили широкого распространения в отечественных условиях.

Перспективы использования ТН воздух-воздух достаточно оптимистичные. Сравнительно недавно, несколько крупных производителей объявили о разработке модулей, способных работать при отрицательной температуре до -32°С. Постоянно делается акцент на удешевлении продукции, чтобы сделать ее доступной для потребителей среднего класса, улучшается производительность (средние показатели СОР у современных моделей равны 5-8 единицам).

Источник: https://avtonomnoeteplo.ru/altenergiya/150-teplovye-nasosy-vozduh-vozduh.html

Тепловой насос воздух-воздух: как работает и для чего нужен

Хотите обустроить в доме конвекторное отопление, где для нагрева теплоносителя используется тепловой насос «воздух-воздух»? Согласитесь, что получить полноценное отопление в компании с горячей водой практически бесплатно — весьма заманчивое мероприятие.

Но вы не знаете, как соорудить подобную систему, чтобы альтернативным способом обогревать помещения и получать горячую воду для бытовых нужд?

Мы поможем разобраться с этим вопросом — в статье освещен принцип действия и устройство насоса. Энергию такой системе придется тратить только на работу компрессора, а основной объем тепла будет браться просто с улицы из атмосферы, за что у нас пока денег не требуют.

Также рассмотрены преимущества его внедрения в систему и существенные недостатки. Отдельное внимание уделено подбору и расчету насоса.

А любителям все делать своими руками мы предлагаем соорудить подобный насос самостоятельно, используя подручные материалы. В помощь приводим фотоматериалы и видеорекомендации по устройству и функционированию теплового воздушного насоса.

Характеристика теплового насоса воздух-воздух

Любой теплонасос относится к оборудованию из сферы альтернативной энергетики. Он забирает тепловую энергию воздушных масс на улице, из окружающего пространства в помещении, чтобы обогреть ею жилые и нежилые объекты.

При этом не используются какие-либо сгораемые виды топлива.

Внешне тепловой насос (ТН) воздух-воздух похож на инверторный кондиционер, сплит-систему из наружного и внутридомового блока.

А по принципу действия он больше напоминает холодильник, только действует “наоборот”. Но в отличие от них обоих этот теплонасос способен как охлаждать, так и нагревать воздушные массы в доме.

Тепловой насос берет низкопотенциальную тепловую энергию из атмосферы с улицы и нагревает ею комнатный воздух до комфортных температур

Принцип действия и внутреннее устройство

В основе работы ТН воздух-воздух лежит нехитрое физическое явление термодинамики – жидкость при испарении охлаждает поверхность, с которой она рассевается. Например, пар над кружкой с горячим чаем демонстрирует тот же эффект.

На этом принципе работает и обычный холодильник. Внутри него расположены трубки, по которым циркулирует хладагент под высоким давлением. Он забирает тепло из внутреннего пространства морозильной камеры, слегка нагреваясь при этом.

Потом собранное тепло отдается в воздух комнаты посредством теплообменника (решетки сзади холодильника).

Зимой теплонасос воздух-воздух обогревает комнатный воздух, а летом может охлаждать его

А чтобы после хладагент остыл до рабочих температур, он сжимается в компрессоре. Причем за цикл работы фреон внутри системы компрессор-конденсатор-испаритель постоянно переходит из газообразного состояния в жидкое и обратно.

Воздушный тепловой насос функционирует абсолютно аналогично. Только тепло он берет с улицы, а не из закрытого морозильника. Даже если снаружи мороз, то в атмосфере все равно есть немало тепловой энергии.

Для производства тепла тепловому насосу нужна только энергия, затрачиваемая на работу компрессора. На схеме подробно изображен процесс переноса тепла

Состоит тепловой насос воздух-воздух из:

компрессора;
испарителя с вентилятором принудительного обдува;
расширительного клапана;
медных трубок для перекачки фреона между улицей и домом;
конденсатора с вентилятором подачи нагретого воздуха в помещение.

Первые три элемента составляют внешний блок, а последний относится к внутренней части теплонасоса. Теплоизолированные трубки из меди предназначены для непрерывного перемещения теплоносителя между этими модулями сплит-системы.

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

Алгоритм работы теплового насоса воздух-воздух выглядит следующим образом:

Уличный воздух втягивается вентилятором в наружный блок и прогоняется сквозь ребра внешнего испарителя. Циркулирующий по теплообменнику фреон вбирает в себя имеющуюся в нем тепловую энергию, переходя при этом в газообразное состояние.
Далее газ попадает в конденсатор, где сжимается. А потом он перекачивается по медным трубам во внутренний блок.
В расположенном в доме конденсаторе газ переходит обратно в жидкость, передавая тепло внутрикомнатному воздуху.
Затем излишнее давление стравливается посредством расширительного клапана, и жидкий фреон опять отправляется в первичный испаритель.

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

Но уровень “охлаждения” теплоносителя в системе постоянен, а наружная температура постоянно колеблется. По этой причине при сильных морозах ТН теряет свою эффективность.

Цикл движения теплоносителя теплового насоса воздух-воздух: 1. он сжимается компрессором, 2. конденсируется в теплообменнике, при этом отдавая тепло, 3. в виде жидкости поступает в наружный теплообменник, 4.

там испаряется, захватив при испарении тепловую энергию наружной среды, 5. снова возвращается в конденсатор

Чтобы увеличить мощность теплонасоса, поверхности конденсатора и испарителя делаются максимально большими.

А для бесперебойности работы в зимний период наружный теплообменник оснащается собственной системой оттаивания.

Плюсы и минусы воздушного теплонасоса

У каждой технически сложной системы имеются свои достоинства и недостатки. Рекламные проспекты это одно, а в реальности владельцы тепловых насосов рискуют столкнуться с определенными проблемами.

Установки обогрева/охлаждения типа «воздух-воздух» выгодны, потому что:

Универсальны. Системы позволяют отапливать и остужать помещения в зависимости от назначения помещения, потребностей и от климатического сезона.
Экологичны. Дают возможность полностью отказаться от сжигания природного газа, угля, дров и т.п., засоряющих природную среду продуктами горения.
Предельно просты в монтаже. Собрать систему из составляющих заводского производства не составит труда. Можно собственноручно соорудить тепловой насос из подручных средств.
Пожаробезопасны. Процесс получения тепла не связан с применением горючего. Даже нарушения в работе установки не смогут повлечь возгораний.
Экономичны. Привлекают высоким коэффициентом теплоотдачи при минимальных затратах (на потребленный 1 кВт электроэнергии они выдают 4–5 кВт тепла). К тому же, быстро окупаются.
Доступны по цене. Стоимость систем заводского изготовления позволяет приобрести тепловой насос практически всем желающим. Собственноручно изготовленная установка будет практически бесплатной.
Удобны в эксплуатации. Самый технически сложный прибор в системе — компрессор, с обслуживанием которого трудно не справиться. С характерной для тепловых насосов нагрузкой компрессоры редко выходят из строя раньше обещанного производителем срока.

Для организации отопления в одной комнате достаточно установить сплит-систему, повесив на фасаде внешний модуль, а на внутренней стене – конвектор. Чтобы обогреть несколько помещений придется обустраивать каналы распределения нагретого воздуха.

На каждый киловатт потребленного электричества теплонасос выдает до пяти киловатт тепловой энергии

Все управление тепловым насосом воздух-воздух осуществляется встроенной автоматикой. Особого внимания уделять работе и настройке этой системе не придется. Надо будет только регулярно чистить воздушные фильтры и иногда их менять.

Среди отрицательных сторон теплонасосов можно упомянуть:

пусть и незначительный, но все же шумовой фон;
прямую зависимость эффективности системы от внешней температуры;
рост электропотребления при похолодании на улице;
постоянно висящую в воздухе пыль из-за непрерывной работы вентилятора и конвекции воздуха в комнате;
зависимость от электроснабжения (для бесперебойной работы потребуется генератор).

При температурах снаружи до минус 10 °С все работает прекрасно, забираемого с улицы тепла вполне хватает для создания в доме комфортных условий. Но при дальнейшем похолодании эффективность насоса резка падает.

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

В теплом климате воздушный тепловой насос без проблем справляется с поставленными задачами по отоплению частного дома, но при сильных морозах дополнительный источник тепла не помешает

Для воздушного обогрева такие системы подходят идеально. Минимум трат электроэнергии, усилий для монтажа и проблем с обслуживанием. Но ими нельзя нагреть воду. Для этого придется дополнительно ставить бойлер или подключаться к централизованным сетям.

Тепловые насосы воздух-воздух являются оптимальным способом обогрева зданий, построенных из дерева или СИП. У таких строений низкие теплопотери, мощностей воздушного теплонасоса для их отопления хватает с избытком.

В летний период тепловой насос воздух-воздух можно использовать для обогрева воды в бассейне

Коренные отличия от кондиционера

Внешне тепловой насос воздух-воздух схож с бытовым кондиционером. Но у него есть свои отличительные конструктивные особенности и технические характеристики.

Первое устройство используется в качестве основного источника обогрева, работающего круглогодично. А второе больше предназначено для охлаждения воздуха в летнюю жару.

Основная функция теплонасоса – это отопление. Однако многие модели способны также охлаждать комнатный воздух. Но в этом режиме работы они существенно уступают кондиционеру по энергоэффективности. Это скорее крайний случай их использования.

По внешнему виду кондиционер и воздушный ТН схожи, но имеют совершенно разное назначение и эксплуатационные характеристики

С другой стороны и многие инверторные кондиционеры могут нагревать воздух в помещениях. Но электричества они при этом потребляют гораздо больше тепловых насосов. У каждого устройства свое предназначение.

Использование ТН «воздух-воздух» – это в первую очередь переход на возобновляемые источники энергии.

Эти системы экономически выгодны, несмотря на крупные первичные вложения денег. Сокращение платежей за отопление окупает все начальные затраты.

Подбор и расчеты теплового насоса

Теплонасос воздух-воздух будет эффективен, только если его правильно подобрать. Необходимо заранее рассчитать его мощность в зависимости от квадратуры дома. А уже потом смотреть какие у разных производителей цены.

При расчетах используется коэффициент энергоэффективности СОР (отношение мощности ТН к затраченной энергии).

При “тепличных условиях” он нередко достигает 4–5 пунктов, а самые современные модели до 7–8. Однако при падении температуры на улице до минус 15–20 С этот показатель резко падает всего лишь до двойки.

Оптимальную продуктивность по обогреву теплонасос выдает при температурах на улице -10…+10 градусов Цельсия, так он до ¾ тепловой энергии берет с улицы

В расчетах необходимо учесть:

теплоизоляцию и инсоляцию помещений;
площадь комнат;
количество проживающих в коттедже;
общие климатические условия местности, где стоит дом.

Для большинства домов на каждые десять квадратных метров необходимо порядка 0,7 кВт мощности теплового насоса. Но все здесь достаточно условно. Если потолки выше 2,7 метра или стены и окна плохо утеплены, то тепла потребуется больше.

Производителей тепловых насосов воздух-воздух немало и в Азии и в Европе.

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

Даже при перепадах напряжения они не ломаются, продолжая после включения электричества работать исправно.

Цена на ходовые воздушные теплонасосы варьируется в диапазоне от 90 до 450 тысяч рублей. Здесь многое зависит не только от мощности агрегата, но и от дополнительного функционала и страны изготовления.

Отдельные модели дополняются:

• фильтрами очистки и обеззараживания воздуха; • резервными нагревателями; • электрогенераторами; • GSM-модулями для управления системой;

• ионизаторами и озонаторами.

Источник: https://sovet-ingenera.com/eco-energy/teplovye-nasosy/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html

Все про тепловой насос типа воздух-воздух + обустройство воздушного отопления

Среди вариантов альтернативного отопления тепловой насос воздух воздух считается наиболее эффективным и наименее затратным.

Для такой системы не нужно сложных работ по выемке грунта или бурению специальных скважин снаружи, или по установке дорогостоящих радиаторов традиционного водяного отопления внутри дома.

При желании и определенной сноровке такой тепловой насос можно сделать самостоятельно, сэкономив сумму, эквивалентную паре тысяч долларов.

Как работает воздушный тепловой насос?

Человеку, мало знакомому с физикой и термодинамикой, идея воздушного теплового насоса может показаться абсурдной.

Неужели действительно при температуре наружного воздуха значительно ниже нуля можно нагреть воздух в доме до приемлемого уровня? Это действительно возможно, вот почему промышленные модели самых разнообразных тепловых насосов продаются вполне успешно уже не первое десятилетие. Главный недостаток заводских моделей — очень высокая цена.

Во всех объектах, окружающих человека, содержится некоторое количество тепловой энергии. Даже при 20 градусах мороза в воздухе имеется низкопотенциальная тепловая энергия.

Воздушный тепловой насос собирает эту рассеянную энергию и, образно говоря, концентрирует ее, нагревая затем теплоноситель.

В нашем случае для отопления будут использоваться опять же потоки воздуха, циркулирующие внутри дома

Важный элемент такой системы — хладагент, т. е. вещество, обладающее очень низкой температурой кипения и испарения. Чаще всего в этом качестве используют газ фреон, такой же, как в холодильнике или обычном кондиционере. Но если в этих устройствах хладагент отбирает тепло и передает его окружающей среде, то в тепловом насосе он собирает тепло, содержащееся в воздухе, и передает его в дом.

Описать цикл преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в высокопотенциальную можно следующим образом:

Вентилятор нагнетает наружный воздух в камеру с испарителем.
Находящийся внутри испарителя хладагент нагревается и переходит в газообразное состояние.
В виде газа хладагент поступает в компрессор и дополнительно нагревается, подвергаясь воздействию высокого давления.
Затем хладагент перемещается в конденсатор, где теряет полученную энергию и снова возвращается в жидкое состояние.
Полученное в результате тепло используется для обогрева дома.
Жидкий хладагент возвращается в испаритель.

Чтобы повысить эффективность работы устройства, на отрезке между конденсатором и испарителем рекомендуется использовать специальный дроссельный клапан. Этот цикл, получивший наименование обратного принципа Карно, повторяется снова и снова. Для автоматизации процесса в схему включают блок автоматического управления.

На этой схема наглядно продемонстрирован принцип работы теплового насоса «воздух-воздух». Низкопотенциальная энергия наружного воздуха преобразуется в тепловую энергию с высоким потенциалом

Как обогреть дом с помощью воздуха?

Итересный опыт использования теплового насоса типа «воздух-воздух» представлен в следующем видеоматериале:

Чтобы эффективно обогреть дом с помощью воздуха, необходимо выполнить три этапа работ:

Обеспечить забор наружного воздуха, необходимого для работы теплового насоса.
Собрать отдельные детали теплонасоса в единое устройство.
Создать систему воздушного отопления дома.

Чтобы обеспечить приток наружного воздуха, используется мощный вентилятор. Его можно установить непосредственно у стены здания или на некотором расстоянии, выбрав подходящее место во дворе частного дома. Рекомендуется размещать вентилятор на открытом пространстве с хорошей циркуляцией воздушных потоков.

Воздух будет поступать внутрь дома по специальным трубопроводам. Если вентилятор установлен во дворе, то понадобится провести два трубопровода: для забора воздуха снаружи и для обратного потока воздуха.

Обычно трубы укладывают в траншею, вырытую в земле (при этом их необходимо утеплить), либо же пускают напрямую через стену.

Наружный блок теплового насоса «воздух-воздух» можно разместить в подходящем месте с хорошей циркуляцией воздушных потоков: у стены дома или даже на его крыше

Как сделать такой агрегат самостоятельно?

Обычно тепловые насосы воздух воздух состоят из ряда устройств, таких как испаритель, компрессор и конденсатор. Для изготовления испарителя можно использовать большой пластиковый бак, рекомендованный объем емкости составляет 100-120 литров.

Внутрь этого бака вставляют змеевик из медной трубы, по которому будет циркулировать хладагент. Чтобы сделать змеевик, используют подходящий цилиндр, чаще всего это газовый баллон.

Трубу наматывают на баллон, а чтобы сохранить правильный шаг между витками змеевика, используют алюминиевую перфорированную рейку. Кроме того, в пластиковой емкости нужно сделать отверстия для подачи-отвода наружного воздуха.

Змеевик испарителя вполне можно уместить и в меньшую емкость, однако для этого придется сделать больше витков меньшего диаметра, что существенно усложняет работу и отрицательно сказывается на ее качестве.

https://youtube.com/watch?v=TTkTJjg_-qo

Еще один медный змеевик понадобится для конденсатора. Этот элемент изготавливают обычно из металлического бака, который придется разрезать, а затем заварить. Внутрь также вставляется медный змеевик для хладагента и делаются отверстия, через которые будет поступать и отводиться внутренний воздух помещения. Работы выполняются с помощью сварочного аппарата.

Один из важнейших элементов системы — компрессор. Сделать этот элемент самостоятельно довольно проблематично, поэтому обычно используют промышленные модели. Бюджетный вариант решения проблемы — снять рабочий компрессор с испорченной сплит-системы. Обычно мощность таких компрессоров прекрасно подходит для самодельных тепловых насосов, а оставшегося ресурса хватает на многие годы работы.

После того, как все элементы готовы, следует:

Соединить их между собой.
Заправить систему хладагентом.
Подключить испаритель к системе забора наружного воздуха.
Подключить конденсатор к системе отопления дома.

Заправка хладагентом — сложный и ответственный этап работы. Для реализации этой задачи лучше пригласить опытного мастера по холодильному оборудованию. Он не только заправит в теплонасос фреон, но и поможет проверить качество устройства.

Обустройство воздушной системы отопления

Воздушное отопление лучше подходит для использования с тепловым насосом, чем традиционные водяные системы с громоздкими и дорогостоящими радиаторами, поскольку в этом случае нет необходимости нагревать теплоноситель до очень высокой температуры. Нагретый воздух распространяется в жилых помещениях через систему воздуховодов. Это исключает довольно значительные теплопотери, которые неизбежны при транспортировке горячей воды.

Для теплового насоса «воздух-воздух» можно использовать различные виды воздуховодов, чаще всего это надежные конструкции из оцинкованной стали

Нагретый воздух из теплообменника поступает в фильтр, а затем — в систему воздуховодов. Одновременно к нему подмешивается некоторое количество наружного воздуха. Таким образом обеспечивается не только обогрев помещения, но и правильный воздухообмен.

Разумеется, для транспортировки теплого воздуха понадобится достаточно мощный вентилятор. Воздуховоды обычно прокладывают вдоль стен комнат, а теплый воздух поступает из приточных решеток, которые целесообразно размещать возле окон. Кроме того, система оснащается термостатами, которые позволяют регулировать обогрев помещений в автоматическом режиме.

Для монтажа воздушной системы отопления придется запастись:

специальными воздухододами;
набором приточных решеток;
алюминиевым армированным скотчем;
набором крепежных элементов;
инструментом для работы с оцинкованной сталью.

Для транспортировки горячего воздуха успешно используются как жесткие, так и гибкие воздуховоды. Для жестких конструкций понадобятся дополнительные отводы, чтобы развернуть направление потока воздуха под необходимым углом (45 или 90 градусов).

Если запланировать монтаж воздушного отопления еще на этапе строительства дома, можно скрыть воздуховоды в стене или под подвесным потолком. В противном случае их закрывают специальными декоративными элементами

Лучше всего монтировать систему воздуховодов еще на этапе строительства дома. Тогда их можно будет встроить прямо в стены. Если решение принято позже, воздуховоды размещают вдоль стен и скрывают их декоративными решетками.

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

Тепловой насос Воздух-Воздух для отопления дома

Тепловой насос Воздух-Воздух — электромеханическое устройство, назначение которого: забрать тепловую энергию из окружающего его воздуха и, преобразовывая ее, прогревать помещение, то есть воздух помещения. Отсюда и название «Воздух-Воздух».

Первый бытовой вариант теплового насоса Воздух-Воздух появился в Англии в розничной продаже еще в 60-е годы.

Сплит система теплового насоса Воздух-Воздух

Организация централизованного отопления тепловым насосом Воздух-Воздух

Принцип работы теплового насоса

В основе работы такого устройства лежит комплекс процессов, очень напоминающий «обратную» работу обычного кондиционера, которые, кстати, сегодня уже «умеют» обогревать помещения.

Принцип работы теплового насоса Воздух-Воздух

Согласно второго начала термодинамики, невозможен самопроизвольный переход теплоты от менее нагретых тел к более нагретым. Для такого «переноса» теплоты необходимо затратить дополнительную энергию, то есть выполнить работу.

https://youtube.com/watch?v=gj6KSP28nyM

В тепловых насосах, которые обеспечивают такой «перенос» теплоты, дополнительной энергией является электрическая энергия, а работу выполняет компрессор.

Тепловой насос является парокомпрессионной холодильной установкой, в составе которой 4 основных функциональных блока:

испаритель;
компрессор;
конденсатор;
вентиль расширительный.

Внешний блок, в котором находятся: испаритель, компрессор, расширительный вентиль и вентилятор для принудительного обдува ребристого испарителя.

Вентилятор производит интенсивный забор воздуха с окружающей среды, обдувая ребристый радиатор испарителя. Внутри испарителя находится хладагент с очень низкой температурой кипения, который способен испаряться даже при низких отрицательных значениях температуры вне помещения.

Газ, полученный в результате испарения хладагента, подается в компрессор.Там в результате сжатия его давление и, соответственно, температура повышаются (кто помнит школьный курс физики, это уравнение Менделеева-Клапейрона).

Горячий газ по теплоизолированному трубопроводу подается в следующий теплообменник-конденсатор внутреннего блока, который находится внутри помещения. Вентилятор внутреннего блока принудительно охлаждает конденсатор, прогоняя через его ребристый радиатор воздух из помещения, и «отбирая» тепло у хладагента.

Хладагент в результате понижения его температуры конденсируется, то есть переходит в жидкое состояние.

А затем по трубопроводу возвращается во внешний блок, проходит через расширительный вентиль, назначение которого — резкое понижение давления хладагента.

Пройдя через вентиль, жидкость (часть ее) испаряется, понижая температуру потока, который поступает вновь в испаритель, где при низком давлении опять испаряется, за счет энергии воздуха «улицы».

Цикл замкнулся!

Цикл работы теплового насоса

Условно можно сказать, что компрессор и вентиль расширительный делят весь контур на части высокого и низкого давления. А сам тепловой насос Воздух-Воздух не производит тепло, а просто осуществляет его перенос с одного места в другое. Практик показывает, что в среднем затратив 1 кВт электроэнергии, можно «переместить» в помещение до 5 кВт тепла.

Переключением четырехходового клапана тепловой насос переходит в режим кондиционирования, то есть начинает работать и в обратном направлении, охлаждая в жаркое время воздух внутри помещения. Направление движения хладагента изменяется четырехходовым клапаном.

Организация отопительной системы

Тепловой насос обладает всеми техническими качествами для его практического применения в отопительных коммуникациях дома и его обеспечения горячей водой.

Этот процесс отличается высокой экологической «чистотой» и экономичностью, так как около ¾ энергии, необходимой для обогрева, насос получает из окружающей среды, а ¼ берет у электросети.

Распределение потребления энергии тепловым насосом Воздух-Воздух

Экономический фактор сказывается еще и в отсутствии необходимости подводить к дому газовую магистраль, организовывать системы безопасности при использовании жидкостных или твердотопливных котлов.

Для работы в условия очень низких температур (от -15ОС — -25ОС) используются бивалентные системы. В таких системах предусмотрен дополнительный источник нагрева внешнего блока. Это может быть контур другого котла отопления дома или электрический нагреватель.

Бивалентный тепловой насос

Вариант установки теплового насоса «Воздух-Воздух»

Использование теплового насоса Воздух-Вода

Источник: https://PlusTeplo.ru/otoplenie/sistemy-otopleniya/teplovoj-nasos/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux-dlya-otopleniya-doma.html

Тепловой насос воздух — воздух

Тепловой насос — это техническое устройство обеспечивающее передачу тепловой энергии от одного энергоносителя другому, при этом энергоносители обладают разной температурой.

Принцип действия

Принцип действия теплового насоса основан на свойствах, которыми обладают жидкости и газы.

В соответствии с законами термодинамики при переходе вещества из газообразного состояния в жидкое тепло выделяется, при обратном переходе – тепло поглощается.

При применении тепловых насосов используется разность температур во внешнем и внутреннем контурах систем отопления, горячего водоснабжения или кондиционирования.

Тепловые насосы типа «воздух-воздух» работают:

В летний период — в режиме кондиционирования.
Зимой — как источник тепла.

В устройствах данного типа наружный контур размещается на улице и монтируется на стене здания или на поверхности земли, с устройством соответствующего основания.

Во внутреннем контуре устройства циркулирует хладагент, при этом в летний период испарителем служит внутренний блок устройства, а конденсатором в это время года служит наружный контур устройства. В зимний период наоборот – испарителем служит наружный блок, а конденсатором – внутренний блок теплового насоса.

В зависимости от конструкции устройства, режим когда устройство поглощает тепло наружного воздуха и передает его во внутреннее пространство, можно включать в любое время года, в этом случае насос работает только в режиме обогревателя.

В таком режиме хладагент двигаясь по внутреннему контуру получает тепловую энергию от наружного воздуха, под действием которой — испаряется.

Циркулируя в газообразном состоянии, хладагент поступает на конденсатор, где отдает аккумулированную тепловую энергию воздуху внутри помещения и конденсируется, после чего опять поступает на испаритель.

Процесс повторяется с интенсивностью, определяемой заданными параметрами установки (температура воздуха внутри помещения).

Как обогреть дом с помощью воздуха?

Использовать тепло окружающего воздуха для обогрева помещений пытались давно, но наиболее эффективно удалось применить на практике эту идею, именно благодаря открытиям ученых в области термодинамики и изучению свойств жидкостей и газов. Именно благодаря этим открытиям был изобретен тепловой насос, и в частности его разновидность – система «воздух-воздух».

При работе устройства используется электрическая энергия, которая необходима для функционирования компрессора, аппаратов контроля и защиты, а также прочих устройств. Наличие устройств обусловлено моделью аппарата.

В тепловых насосах типа «воздух-воздух», кроме средств управления и автоматики устанавливаемых на прочих типах устройств, устанавливается клапан обратимости, позволяющий устройству работать насосу в режиме обогрева или кондиционирования по желанию владельца.

При принятии решения выполнить отопление дома с помощью данного устройства, необходимо определить критерии, которыми следует руководствоваться при выборе конкретного аппарата.

При выборе устройства следует учитывать:

Отопительную мощность агрегата.

Данная величина показывает какое количество тепловой энергии данный аппарат производит в единицу времени.

Охладительная мощность агрегата.

Данная величина показывает в каком объеме помещений аппарат способен обеспечить кондиционирование воздуха.

Потребляемая электрическая мощность агрегата.

Данная величина определяет какое количество электрической энергии использует аппарат за единицу времени.

Кроме этого, в связи с тем, что тепловой насос типа «воздух-воздух» состоит из наружного и внутреннего блоков, то к этим частям устройства предъявляются отдельные требования, которые характеризуют их характеристики, как то:

Для наружного блока:
Габаритные размеры и масса элемента системы – определяют способ и место монтажа.
Уровень шума – характеристика также определяющая место и способ монтажа.
Температура окружающего воздуха – задает параметры работы той или иной модели и способность работать в разных регионах страны.
Максимальная длина соединительных трубопроводов – определяет место монтажа данного блока.
Допустимый перепад между высотными отметками наружного и внутреннего блоков.
Возможность подключения нескольких блоков в общую систему.
Для внутреннего блока:
Габаритные размеры и масса блока.
Скорость вращения вентилятора.
Уровень шума блока.
Производительность установки.
Электрические характеристики (мощность, напряжение).
Вид и материал теплоизоляции.
Характеристики установленных воздушных фильтров.

Изучив критерии выбора и решив установить тепловой насос в качестве источника тепла, можно приступать к выбору конкретной модели.

Тепловой насос «воздух-воздух» для отопления дома

В России на рынке теплового оборудования тепловые насосы типа «воздух-воздух» представляют компании из разных стран: Японии, Южной Кореи, США и Евросоюза.

Разные модели различаются техническими характеристиками и условиями эксплуатации.

Наиболее широкое распространение получили устройства фирм:

Модель PANASONIC CU/CS-CE9NKE NORDIC.

Технические характеристики:

Производительность по теплу — 3,4 кВт;
Производительность по холоду — 2,5 кВт;
Обогреваемая площадь — 40,0 м2.
Модель PANASONIC CU/CS-NE12NKE NORDIC.

Технические характеристики:

Производительность по теплу — 4,0 кВт;
Производительность по холоду — 3,5 кВт;
Обогреваемая площадь — 60,0 м2.
Модель PANASONIC CU/CS-VE12NKE NORDIC.

Технические характеристики:

Производительность по теплу — 4,2 кВт;
Производительность по холоду — 3,5 кВт;
Обогреваемая площадь — 80,0 м2.
Модель MSZ-FH25 VE/MUZ-FH25 VEHZ.

Технические характеристики:

Производительность по холоду – 2,5 кВт;
Производительность по теплу – 3,2 кВт;
Электрическая мощность – 0,48 кВт;
Обогреваемая площадь — 20,0 м2.
Модель MSZ-FH35 VE/MUZ-FH35 VEHZ.

Технические характеристики:

Производительность по холоду – 3,5 кВт;
Производительность по теплу – 4,0 кВт;
Электрическая мощность – 0,82 кВт;
Обогреваемая площадь — 35,0 м2.
Модель MSZ-FH50 VE/MUZ-FH50VEHZ.

Технические характеристики:

Производительность по холоду – 5,0 кВт;
Производительность по теплу – 6,0 кВт;
Электрическая мощность – 1,38 кВт;
Обогреваемая площадь — 50,0 м2.
Модель TOSHIBA RAS-07PKVP/07PAVP-ND.

Технические характеристики:

Производительность по теплу — 2,5 кВт;
Производительность по холоду — 2,0 кВт;
Обогреваемая площадь — 40,0 м2.
Модель TOSHIBA RAS-13PKVP/13PAVP-ND.

Технические характеристики:

Производительность по теплу — 4,0 кВт;
Производительность по холоду — 3,5 кВт;
Обогреваемая площадь -55,0 м2.
Модель TOSHIBA RAS-18PKVP/18PAVP-ND.

Технические характеристики:

Производительность по теплу — 6,0 кВт;
Производительность по холоду — 5,0 кВт;
Обогреваемая площадь -70,0 м2.

Из приведенных данных видно, что используя критерии отбора и технические характеристики устройств, можно подобрать модель удовлетворяющую предъявляемым к устройству требованиям.

Средние цены

Цена тепловых насосов складывается из следующих составляющих:

Технические характеристики устройства;
Страна производитель и фирма производитель оборудования;
Бренд фирмы.

Наиболее дешевые системы производством из Китая, в целом же, диапазон цен на распространенные модели находится в пределе от 60000,00 до 150000,00 рублей.

Так стоимость выше приведенных моделей составляет:

PANASONIC CU/CS-CE9NKE NORDIC – 67200,00 рублей;
PANASONIC CU/CS-NE12NKE NORDIC – 90900,00 рублей;
PANASONIC CU/CS-VE12NKE NORDIC – 123100,00рублей;
MSZ-FH25 VE/MUZ-FH25 VEHZ – 87600,00рублей;
MSZ-FH35 VE/MUZ-FH35 VEHZ – 107400,00рублей;
MSZ-FH50 VE/MUZ-FH50VEHZ – 153000,00рублей;
TOSHIBA RAS-07PKVP/07PAVP-ND – 53500,00рублей;
TOSHIBA RAS-13PKVP/13PAVP-ND – 57800,00рублей;
TOSHIBA RAS-18PKVP/18PAVP-ND – 69900,00рублей;

Можно ли сделать своими руками — как это сделать?

Имея смекалку, умея работать руками и обладая понятиями как работает тепловой насос, можно изготовить подобное устройство из подручных средств.

Самый важный элемент – это компрессор, который можно приобрести в специализированных магазинах или мастерских. Подойдет компрессор и уже бывший в употреблении на старом холодильнике или кондиционере (№5 на схеме).

На улице устанавливается вентилятор (№3 на схеме), который осуществляет подачу воздуха на испаритель (№1 на схеме).

В испарителе хладагент внутреннего контура теплового насоса поглощает тепло нагнетаемого воздуха. Вентилятор может быть любой, но предпочтительнее с большей производительностью.

Испаритель можно изготовить из медных трубок придав им форму змеевика, либо использовать испаритель старого холодильника.

Внутри помещения устанавливается конденсатор (на схеме №2), который можно изготовить аналогично испарителю. Внутренний вентилятор (№4 на схеме), устанавливается также внутри помещения, обеспечивает циркуляцию воздуха.

Компрессор, испаритель и конденсатор соединяются посредством трубок, места соединений герметизируются. Во внутренний контур насоса закачивается хладагент.

Для нормальной работы установки в сеть включаются приборы контроля (№6 на схеме) и клапан обратимости (№7 на схеме).

Плюсы и минусы насосов

К положительным свойствам тепловых насосов «воздух-воздух» относятся:

Тепловые насосы этого типа значительно дешевле устройств использующих иные теплоносители;
Простота монтажа и обслуживания;
Способность работать в двух режимах (отопление + кондиционирование);
Непродолжительный срок окупаемости;
Малая электрическая мощность;
Надежность и безопасность при эксплуатации.

К отрицательным свойствам относятся:

Влияние температуры окружающего воздуха на эффективность работы устройств.
Невозможность использования при температуре ниже минус 15 *С;
Высокая стоимость комплектов;
Неравномерность прогрева воздуха внутри отапливаемых помещений.

Отзывы реальных владельцев тепловых насосов данного типа

Как у любого технического средства, так и у тепловых насосов типа «воздух – воздух» есть приверженцы данного типа устройств, так и противники.

Основные противники живут в северных районах нашей страны, это объясняется просто – зимой там холодно и нет возможности использовать устройства данного типа по своему назначению.

Вот некоторые отзывы владельцев использующих подобные устройства:

Андрей (Липецкая область):

«В прошлом году купил тепловой насос фирмы Mitsubishi. Так как у нас дом большой, то и аппарат купили мощный, чтобы хватало на все помещения.

Пока была осень, все устраивало, но когда наступила зима, пришлось включать электрические нагреватели, дабы не замерзнуть.

Понравилось то, что при включении, воздух в комнате греется достаточно быстро, да и вообще, как работает, все понравилось, а зима у нас проходит быстро, так что ничего – не замерзли. Я приобретением доволен. Всем советую».

Василий (Краснодарский край):

«Мне этот агрегат посоветовал армейский друг, который много лет отработал в Европе, и говорит, что там это очень распространенный способ отопления жилых домов. Я купил небольшую установку чтобы попробовать на гостевом домике. Работает отлично. Даже зимой, когда приезжали родственники, в домике было очень тепло и комфортно. Наверное куплю еще один аппарат для основного дома».

Источник: https://alter220.ru/geoterm/teplovoj-nasos-vozduh-vozduh.html