Системы вентиляции и кондиционирования
Назад

Тепловой насос воздух-воздух * ABuildic

Опубликовано: 21.03.2020
Время на чтение: 33 мин
0
6

Принцип действия теплового насоса воздух-воздух

Чем тепловой насос отличается от других установок для отопления частных домов:

  • в отличие от котлов и обогревателей, агрегат самостоятельно не производит тепло, а подобно кондиционеру перемещает его внутрь здания;
  • ТН получил название насоса, поскольку «выкачивает» энергию из источников низкопотенциального тепла – окружающего воздуха, воды либо грунта;
  • установка питается исключительно электроэнергией, потребляемой компрессором, вентиляторами, циркуляционными насосами и платой управления;
  • работа аппарата основана на цикле Карно, используемом во всех холодильных машинах, например, кондиционерах и сплит-системах.
Принцип действия бытовой сплит-системы
В режиме обогрева традиционная сплит-система нормально работает при температуре выше минус 5 градусов, на сильном морозе эффективность резко падает

В теплообменном цикле Карно участвует рабочее тело – газ фреон, кипящий при минусовой температуре. Поочередно испаряясь и конденсируясь в двух теплообменниках, хладагент поглощает энергию окружающей среды и переносит внутрь здания. В целом принцип действия теплового насоса повторяет работу кондиционера, включенного на обогрев:

  1. Находясь в жидкой фазе, фреон двигается по трубкам наружного теплообменника-испарителя, как изображено на схеме. Получая тепло воздуха или воды сквозь металлические стенки, хладагент нагревается, кипит и испаряется.
  2. Дальше газ поступает в компрессор, нагнетающий давление до расчетного значения. Его задача – поднять точку кипения вещества, чтобы фреон сконденсировался при более высокой температуре.
  3. Проходя через внутренний теплообменник–конденсор, газ снова обращается в жидкость и отдает накопленную энергию теплоносителю (воде) или воздуху помещения напрямую.
  4. На последнем этапе жидкий хладон поступает внутрь ресивера–влагоотделителя, затем в дросселирующее устройство. Давление вещества снова падает, фреон готов пройти повторный цикл.
Как работает тепловой насос
Схема работы теплового насоса похожа на принцип действия сплит-системы

В бытовых кондиционерах и ТН применяются различные типы терморегулирующей арматуры, снижающей давление хладагента перед испарителем. В бытовых сплит-системах роль регулятора играет простое капиллярное устройство, в насосах ставится дорогой терморегулирующий вентиль (ТРВ).

Заметьте, вышеописанный цикл происходит в тепловых насосах всех типов. Разница состоит в способах подвода/отбора тепла, которые мы перечислим далее.

Дроссельные устройства кондиционера
Виды дроссельной арматуры: капиллярная трубка (фото слева) и терморегулирующий вентиль (ТРВ)

Тепловой насос – это отопительное устройство, которое нагревает воздух в помещении и при необходимости кондиционирует его. Тепло отбирается у воздуха, который берётся из окружающей среды. Принцип действия насоса воздух-воздух похож на тот, что применяется в кондиционерах (если кондиционер включён на нагрев помещения).

Принцип работы теплового насоса воздух-воздух

Принцип работы теплового насоса воздух-воздух

Тепловой насос воздух-воздух * ABuildic

Давайте, попробуем понять, как работает воздушный тепловой насос.

Для начала стоит понять, что воздух всегда имеет определённое количество тепловой энергии (даже при минусовой температуре). Тепловая энергия в нём сохраняется до тех пор, пока температура не упадёт ниже абсолютного нуля. Большинство воздушных насосов типа воздух-воздух могут извлекать тепло до минус 15 по Цельсию.

Гораздо менее распространёнными являются тепловые насосы, работающие с воздухом при минус 25─32 по Цельсию. Низкопотенциальная тепловая энергия отбирается посредством испарения фреона. Он циркулирует во внутреннем контуре. С этой целью в составе теплового насоса присутствует испаритель. В нём созданы хладагент переходит в газ из жидкого состояния. В этом момент происходит поглощение тепла.

Эффективность работы насоса воздух-воздух во многом зависит от температуры на улице, откуда и забирается воздух для установки. КПД установки снижается при понижении температуры воздуха за окном. При минус 20─25 работа воздушного теплового насоса останавливается. Поэтому в некоторых моделях на этот случай предусмотрен нагрев воздуха с помощью электрических тэнов.

Конструктивно насосы воздух-воздух включают в себя 2 блока. Одни размещается снаружи, а другой внутри. Есть много общего с кондиционерами и сплит-системами. Монтаж производится подобным образом. Внутренняя часть устанавливается в помещении на потолке или стене. В установках фабричного производства предусмотрен пульт ДУ. Стоит сразу отметить, что воздушные тепловые насосы малоэффективны для северных широт.

Здесь стоит сказать об особенностях устройства теплового насоса воздух-воздух и отличиях его от кондиционеров. При внешнем сходстве можно назвать несколько существенных отличий:

  • Воздушный насос выигрывает по затратам на электроэнергию даже у кондиционеров инверторного типа. Если кондиционер используется в режиме обогрева, то он расходует ещё больше электричества, чем на охлаждение. Коэффициент энергоэффективности воздушного насоса в среднем 3─5 единицам по СОР. То есть, для получения 3─5 киловатт тепла расходуется 1 киловатт электроэнергии;
  • Насос воздух-воздух также выигрывает у систем кондиционирования по производительности при нагреве помещения, поскольку он заточен именно на это. Есть также модели, которые могут охлаждать воздух, но в этом они проигрывают кондиционерам;
  • Сфера использования также различны. Кондиционеры применяются для охлаждения и обогрева воздуха в помещении при температуре «за бортом» от плюс 5 по Цельсию и выше. А насосы воздух-воздух могут использоваться в средней полосе России круглогодично. А также могут использоваться для воздуха в помещении (некоторые модификации).
Особенности воздушных тепловых насосов

Особенности воздушных тепловых насосов

Практика применения тепловых насосов типа воздух-воздух показывает, что при выполнении определённых условий их использование экономически оправданно. Но для этого требуются существенные первоначальные затраты. Нужно также понимать, что эффективность работы воздушного насоса во многом определяется правильным корректными расчётами и выбором оборудования.

При покупке теплового насоса типа воздух-воздух нужно обращать внимание на следующие параметры:

  • Мощность;
  • Бренд;
  • Цена оборудования и монтажа.

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.

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

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.

Тепловой насос воздух-воздух * ABuildic

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.

Производители и цены

Что же есть на рынке, и какие бренды предлагают нам тепловые насосы типа воздух-воздух. В основном это компании из Китая, Японии и Германии. Когда будете выбирать конкретную модель, нужно опираться на данные в технической документации, а также на отзывы знакомых и покупателей в интернете. Стоит отметить, что лучшие воздушные насосы делаются стране восходящего солнца.

  • Митсубиси. Это компания нашим соотечественникам знакома по автомобилям. Но японский производитель выпускает много другой полезной техники. Среди преимуществ тепловых насосов этой фирмы специалисты называют уникальную конструкция под названием ZUBADAN. Благодаря ей в Митсубиси смогли улучшить характеристики установки и снизить энергопотребление. Воздушные насосы этой фирмы работают до минус 25 за окном. В модельном ряду Митсубиси есть модели с мультизонными системами для обогрева производственных помещений;
  • Ещё одна лидирующая компания – это Daikin. Модели компании полностью встраиваются в экосистему дома и обеспечивают микроклимат в автономном режиме в зависимости от желаний хозяев. Daikin выпускают насосы воздух-воздух для бытовых, коммерческих и производственных помещений. Системы могут работать как на нагрев, так и на охлаждение. Можно также добавить оборудование для обеспечения горячего водоснабжения;
  • В этой компании основное внимание уделяется производству комбинированных систем. А также конструкторы Fujitsu уделяют большое внимание дополнительному функционалу своего оборудования. Модели воздушных насосов работают на нагрев воздуха и на его охлаждение. Часто в эти системы добавляется система горячего водоснабжения. В основном Fujitsu предлагают простые и малогабаритные насосы воздух-воздух для обогрева жилых построек.
Внешний блок теплового насоса

Внешний блок теплового насоса

Если говорить о цене тепловых насосов, то она определяется их техническими параметрами и наличием дополнительного функционала. Разброс цен большой. По классам оборудования можно назвать следующие диапазоны стоимости:

  • Бытовые модели. Обогревают помещения площадью от 100 до 140 квадратных метров. Цена от 250 до 350 тысяч рублей;
  • Складские, полупромышленные модели. Цена от 0,5 до 0,8 миллиона рублей;
  • Производственные модели. Самая высокая производительность (до 90 киловатт) и цена. Могут использоваться в неблагоприятных для эксплуатации условиях. Цена лежит в пределах от 0,9 до 3 миллионов рублей.
Предлагаем ознакомиться  Как соединить витую пару между собой способы инструкции по наращиванию витого провода

Не забывайте, что к названным ценам ещё нужно прибавить стоимость на проектирование и монтаж установки. Это вносит существенный вклад в стоимость при обогреве зданий большой площади с множеством помещений, разделённых перегородками.

Стоимость агрегата зависит от предпочтений или нужд покупателя.

Важную роль играет также мощность насоса. Высокоэффективные системы обойдутся дороже. Но их стоимость окупится в конечном итоге.

Произведенные модификации тоже увеличивают общую стоимость воздушного насоса.

Ориентировочная цена тепловых насосов «воздух-воздух» будет составлять 90 000 – 350 000 р. и выше.

На стоимость влияет также и то, в какой стране был произведен насос. Их изготовлением занимаются фирмы из разных стран.

Среди известных брендов, занимающихся производством насосов «воздух-воздух»:

  • Dimplex, Vaillant, VIessmann, Watercotte,Stiebel eltron (Германия);
  • IVT, Mecmaster, Thermia (Швеция);
  • Ochsner (Австрия);
  • Carrier, Aertec (США);
  • PZP Komplet, G-MAR (Чехия);

В магазинах также можно найти продукцию из Китая, Румынии, Южной Кореи или Казахстана.

Европейские воздушные насосы послужат дольше китайских аналогов. Но и стоимость их будет выше. Немецкие и шведские воздушные насосы, как правило, более надежны. У компаний, которые их изготовляют, есть значительный стаж – более 40 лет успешной работы на мировых рынках.

За этот период производителям удалось выявить различные недочеты установки и устранить их. Воздушные насосы этих брендов работают корректно и имеют высокую продуктивность. Преимущество систем – их полная автоматизация и длительный срок эксплуатации.

Делаем геотермальную установку

Согласно общепринятой классификации, ТН делятся на типы по источнику получаемой энергии и виду теплоносителя, которому она передается:

  1. Насосы типа «воздух-воздух» наиболее близки к традиционным сплит-системам, разница состоит в площади наружного испарителя. Аппарат отнимает теплоту окружающей среды и напрямую передает воздуху помещения, как происходит в обычном кондиционере.
  2. Конструкция генераторов «воздух–вода» идентична, но предусматривает нагрев воды либо антифриза, циркулирующего по системе отопления жилого дома.Отопитель типа воздух-вода
  3. Установка типа «вода-вода» берет низкопотенциальное тепло водоема и передает жидкому теплоносителю. Здесь применяется дополнительный внешний теплообменник из труб, погруженный в колодец, озеро, скважину или канализационный септик. Циркуляцию воды через испаритель обеспечивает второй насос.
  4. Геотермальный ТН использует теплоту грунта и нагревает внутридомовой теплоноситель. Внешний теплообменный контур представляет собой змеевик с антифризом, заглубленный на 1.5—2 м и занимающий большую площадь. Второй вариант – несколько вертикальных зондов из труб, опущенных внутрь скважин на глубину 10—100 метров.

Основной параметр, характеризующий тепловой насос для отопления дома, – коэффициент эффективности COP, равный отношению между полученной и затраченной энергией. Например, относительно недорогие воздушные отопители не могут похвастать высоким COP – 2.5…3.5. Поясняем: затратив 1 кВт электричества, установка подает в жилище 2.5—3.5 кВт теплоты.

Схемы отбора тепла водной среды
Способы отбора тепла водных источников: из пруда (слева) и через скважины (справа)

Водяные и грунтовые системы эффективнее, их реальный коэффициент лежит в диапазоне 3…4.5. Производительность – величина переменная, зависящая от многих факторов: конструкции теплообменного контура, глубины погружения, температуры и протока воды.

Если предыдущий вариант позволит добиться примерно двойной экономии, то даже самодельный земляной контур даст COP в районе 3 (три киловатта тепла на 1 кВт израсходованного электричества). Правда, финансовые и трудовые затраты тоже существенно увеличатся.

Хотя в интернете опубликована масса примеров сборки подобных аппаратов, универсальной инструкции с чертежами не существует. Мы предложим рабочий вариант, собранный и проверенный реальным домашним мастером, хотя многие вещи придется додумывать и доделывать самостоятельно – всю информацию о тепловых насосах сложно поместить в одной публикации.

Следуя собственным рекомендациям, приступаем к расчетам геотермального насоса с вертикальными U-образными зондами, помещенными в скважины. Необходимо узнать общую протяженность внешнего контура, а потом – глубину и количество вертикальных шахт.

Исходные данные для примера: нужно обогреть частный утепленный дом площадью 80 м² и высотой потолков 2.8 м, расположенный в средней полосе. Расчет нагрузки на отопление производить не станем, определим потребность в тепле по площади с учетом теплоизоляции – 7 кВт.

Способы раскладки трубы внешнего контура ТН
По желанию можно обустроить горизонтальный коллектор, но тогда придется выделить большую площадь под земляные работы

Интенсивность теплообмена между землей и незамерзающей жидкостью, циркулирующей по контуру, зависит от типа грунтов:

  • 1 погонный метр вертикального зонда, погруженного в подземные воды, получит около 80 Вт теплоты;
  • в каменистых грунтах теплосъем составит порядка 70 Вт/м;
  • глинистые почвы, насыщенные влагой, отдадут примерно 50 Вт на 1 м коллектора;
  • сухие породы – 20 Вт/м.

Пример вычисления длины трубы. Чтобы извлечь из сырой глинистой породы необходимые 7 кВт тепловой энергии, понадобится 7000 Вт поделить на показатель 50 Вт/м, получаем общую глубину зонда 140 м. Теперь трубопровод распределяется по скважинам глубиной 20 м, которые вы сможете пробурить своими руками.

Следующий этап – расчет площади теплообмена испарителя и конденсора. На различных интернет-ресурсах и форумах предлагаются некие расчетные формулы, в большинстве случаев – некорректные. Мы не возьмем на себя смелость рекомендовать подобные методики и вводить вас в заблуждение, но предложим некий хитрый вариант:

  1. Обратитесь к любому известному производителю пластинчатых теплообменников, например, Alfa Laval, Kaori, «Анвитэк» и так далее. Можно выйти на официальный сайт бренда.
  2. Заполните форму подбора теплообменника либо созвонитесь с менеджером и закажите подбор агрегата, перечислив параметры сред (антифриз, фреон) – температуру на входе и выходе, тепловую нагрузку.
  3. Специалист фирмы произведет необходимые расчеты и предложит подходящую модель теплообменника. Среди его характеристик вы найдете главную – площадь поверхности обмена.

Тепловой насос воздух-воздух * ABuildic

Пластинчатые агрегаты очень эффективны, но дороги (200—500 евро). Дешевле собрать кожухотрубный теплообменник из медной трубки наружным диаметром 9.5 или 12.7 мм. Выданную производителем цифру умножьте на коэффициент запаса 1.1 и поделите на длину окружности трубы, получите метраж.

Устройство пластинчатого теплообменника
Пластинчатый теплообменник из нержавейки – идеальный вариант испарителя, он эффективен и занимает мало места. Проблема в высокой цене изделия

Пример. Площадь теплового обмена предложенного агрегата составила 0.9 м². Выбрав медную трубку ½” диаметром 12.7 мм, вычисляем длину окружности в метрах: 12.7 х 3.14 / 1000 ≈ 0.04 м. Определяем общий метраж: 0.9 х 1.1 / 0.04 ≈ 25 м.

Будущий тепловой насос предлагается строить на базе наружного блока сплит-системы подходящей мощности (указана на табличке). Почему лучше использовать б/у кондиционер:

  • аппарат уже оснащен всеми комплектующими – компрессором, дросселем, ресивером и пусковой электрикой;
  • самодельные теплообменники можно поместить в корпус холодильной машины;
  • есть удобные сервисные порты для заправки фреона.

Собирать ТН на базе старого холодильника нецелесообразно – мощность агрегата слишком мала. В лучшем случае удастся «выжать» до 1 кВт теплоты, чего хватит на обогрев одной небольшой комнаты.

Помимо внешнего блока «сплита» понадобятся следующие материалы:

  • труба ПНД Ø20 мм – на земляной контур;
  • полиэтиленовые фитинги для сборки коллекторов и подключения к теплообменникам;
  • циркуляционные насосы – 2 шт.;
  • манометры, термометры;
  • качественный водопроводный шланг либо труба ПНД диаметром 25—32 мм на оболочку испарителя и конденсатора;
  • трубка медная Ø9.5—12.7 мм с толщиной стенки не менее 1 мм;
  • утеплитель для трубопроводов и фреоновых магистралей;
  • комплект для герметизации греющих кабелей, укладываемых внутри водопровода (понадобится для уплотнения концов медных трубок).
Приспособление для ввода греющего кабеля в трубу
Комплект втулок для герметичного ввода медной трубки

В качестве внешнего теплоносителя применяется солевой раствор воды либо антифриз для отопления – этиленгликоль. Также понадобится запас фреона, чья марка указана на шильдике сплит-системы.

Перед началом монтажных работ наружный модуль надо разобрать – снять все крышки, удалить вентилятор и большой штатный радиатор. Отключите электромагнит, управляющий реверсивным клапаном, если не планируете использовать насос в качестве охладителя. Датчики температуры и давления необходимо сохранить.

Порядок сборки основного блока ТН:

  1. Изготовьте конденсор и испаритель, просунув медную трубку внутрь шланга расчетной длины. На концах установите тройники для присоединения грунтового и отопительного контура, выступающие медные трубки уплотните с помощью специального комплекта для греющего кабеля.
  2. Используя в качестве сердечника отрезок пластиковой трубы Ø150—250 мм, намотайте самодельные двухтрубные контуры и выведите концы в нужные стороны, как это делается ниже на видео.
  3. Разместите и закрепите оба кожухотрубных теплообменника на месте штатного радиатора, медные трубки подпаяйте к соответствующим выводам. «Горячий» теплообменник–конденсатор лучше подключить к сервисным портам.Компоновка элементов геотермальной установки
  4. Установите заводские датчики, измеряющие температуру хладагента. Утеплите голые участки трубок и сами теплообменные устройства.
  5. На водяных магистралях поставьте термометры и манометры.

На тематических форумах встречается другой способ изготовления испарителя – трубка из меди навивается спиралью, затем вставляется внутрь закрытой емкости (бака или бочки). Вариант вполне разумен при большом количестве витков, когда рассчитанный теплообменник попросту не помещается в корпусе кондиционера.

На данном этапе выполняются несложные, но трудоемкие земляные работы и раскладка зондов по скважинам. Последние можно проделать вручную либо пригласить буровую машину. Расстояние между соседними скважинами – не менее 5 м. Дальнейший порядок работ:

  1. Прокопайте между сверлениями неглубокую траншею для укладки подводящих трубопроводов.
  2. В каждое отверстие опустите по 2 петли из полиэтиленовых труб и залейте ямы бетоном.
  3. Сведите магистрали к точке соединения и смонтируйте общий коллектор, используя фитинги ПНД.
  4. Проложенные в земле трубопроводы утеплите и засыпьте грунтом.
Предлагаем ознакомиться  Рекуператор для частного дома принцип работы
Монтаж внешнего контура ТН
Слева на фото – опускание зонда в обсадную пластиковую трубу, справа – прокладка подводок в траншее

Монтаж системы

Отопительная система «воздух-воздух» задействует определенное оборудование.

Эти элементы входят в ее комплектацию:

  1. Испаритель – служит для прогрева хладагента и превращения его в газ.
  2. Компрессор – регулирует давление в контуре системы и необходим для циркуляции хладагента в устройстве.
  3. Вентиляторы (осевой и силовой) участвуют в заборе воздуха.
  4. Конденсатор – с его помощью происходит обратный переход хладагента в жидкое состояние.
  5. Вентиль регулировки температуры.
  6. Система управления и автоматика. Выполняет ряд задач по проверке насосной установки.
  7. Своевременно дает сигнал о выявленных неисправностях или нарушениях в работе.

В зависимости от того, какие компоненты входят в систему, агрегаты могут иметь дополнительные опции.

Режим отопления с помощью теплового насоса "воздух-воздух"

Режим отопления с помощью теплового насоса “воздух-воздух”

Тепловой насос воздух-воздух * ABuildic

Схема монтажа

Конструктивно воздушные теплонасосы заводского изготовления выпускаются в виде единого моноблока или двух блоков раздельной установки. Моноблочные конструкции имеют мощность до 2 кВт, а более мощные разделены на внешний модуль и конвектор внутренней установки.

Монтаж моноблока предельно прост. Тепловой насос устанавливается под потолком на наружной стене внутри помещения. В корпусе теплового насоса есть приточный и выхлопной патрубки, которые нужно вывести утепленными воздуховодами на улицу. После этого подключить установке к электропитанию и установку можно использовать.

Монтаж раздельной конструкции начинается с наружной установки внешнего модуля и конвектора внутри помещения. При этом следует помнить, что чем больше расстояние между блоками, тем больше потери тепла во время работы. Предельно допустимое расстояние – 5 метров. После этого блоки соединяются между собой металлопластиковыми или медными трубками в усиленной тепловой изоляции с фольгированной защитой.

Тепловой насос воздух-воздух * ABuildic

Некоторые модели тепловых насосов воздух-воздух предусматривают возможность подключения нескольких конвекторов к одному наружному блоку. Если такой возможности нет, то распределение тепла по отдельным помещениям организуется с помощью разветвленной системы приточной вентиляции.

Тепловые насосы воздух-воздух предлагают на российском рынке более 20 различных компаний из Европы, Японии, Южной Кореи, Китая, Таиланда и других стран. В числе явных лидеров по популярности следует назвать:

  • Cooper&Hunter – купить оборудование этого производителя можно от 605 $ с выработкой 4 кВт тепловой энергии, 11200 $ с производительностью до 60 кВт;
  • Mitsubishi Electric – ценовой диапазон начинается с 2000 $;
  • Daikin – от 1600 $;
  • Panasonic – один из самых дорогих производителей, стоимость оборудования начинается от 5000 $.

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

Торговый бренд Cooper&Hunter представлен на нашем рынке большим количеством моделей, входящих в 9 бытовых серий и 1 промышленную. Мощность предлагаемого оборудования от 2,8 до 84,6 кВт. Все установки:

  • обеспечивают возможность работы в «зимнем» и «летнем» режиме;
  • рассчитаны на устойчивую эксплуатацию в диапазоне температур наружного воздуха от -25°C до 40°С (у некоторых моделей больше);
  • специально адаптированы для использования в северных странах Европы;
  • имеют специальную защиту от обмерзания;
  • нечувствительны к перепадам напряжения в диапазоне 110-260 Вольт;
  • оборудованы широкоугольными жалюзи с равномерным распределением воздуха;
  • отличаются малым уровнем шума во время работы;
  • используют систему очистки воздуха от пыли и других загрязнений.

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

Бытовая серия Zubadan и полупромышленная Mr.Slim включают широкий ряд моделей мощностью от 3,2 до 23,0 кВт. Некоторые устройства предусматривают возможность подключения нескольких конвекторов к одному внешнему блоку. Варианты установки: подвесной, настенный или напольный. Используются для отопления жилых домов, офисов, небольших магазинов и мастерских.

Какой ТН лучше собирать

Формулируем задачу: нужно построить самодельный тепловой насос с наименьшими затратами. Отсюда вытекает ряд логичных выводов:

  1. В установке придется использовать минимум дорогостоящих деталей, поэтому достичь высокого значения COP не удастся. По коэффициенту производительности наш аппарат проиграет заводским моделям.
  2. Соответственно, делать чисто воздушный ТН бессмысленно, проще пользоваться инверторным кондиционером в режиме обогрева.
  3. Чтобы получить реальную выгоду, нужно изготавливать тепловой насос «воздух – вода», «вода-вода» либо строить геотермальную установку. В первом случае можно добиться COP около 2—2.2, в остальных – достичь показателя 3—3.5.
  4. Без контуров напольного отопления обойтись не удастся. Теплоноситель, нагретый до 30—35 градусов, несовместим с радиаторной сетью, разве только в южных регионах.
Прокладка труб до озера
Прокладка внешнего контура ТН к водоему

Для реализации водяной версии ТН необходимы определенные условия (на выбор):

  • водоем за 25—50 м от жилища, на большем расстоянии потребление электричества сильно вырастет за счет мощного циркуляционного насоса;
  • колодец либо скважина с достаточным запасом (дебетом) воды и место для слива (шурф, вторая скважина, сточная канава, канализация);
  • сборный канализационный коллектор (если вам позволят туда врезаться).

Расход грунтовых вод рассчитать нетрудно. В процессе отбора теплоты самодельный ТН понизит их температуру на 4—5 °С, отсюда через теплоемкость воды определяется объем протока. Для получения 1 кВт тепла (дельту температур воды принимаем 5 градусов) нужно прогнать через ТН около 170 литров в течение часа.

Тепловой насос воздух-воздух * ABuildic

На отопление дома площадью 100 м² потребуется мощность 10 кВт и расход воды 1.7 тонны в час — объем впечатляющий. Подобный тепловой водяной насос сгодится для небольшого дачного домика 30—40 м², желательно – утепленного.

Способы прокладки труб теплового насоса
Способы отбора теплоты геотермальным ТН

Сборка геотермальной системы более реальна, хотя процесс довольно трудоемкий. Вариант горизонтальной раскладки трубы по площади на глубине 1.5 м отметаем сразу – вам придется перелопатить весь участок либо платить деньги за услуги землеройной техники. Способ пробивки скважин реализовать гораздо проще и дешевле, практически без нарушения ландшафта.

Эффективность отопления от насоса

Данные установки обладают отличными техническими характеристиками. Агрегаты можно применять для обогрева как отдельных небольших помещений, так и для отопления целого домостроения с обеспечением его горячей водой.

Насосные агрегаты высокоэффективны. Средние показатели работы насоса – на транспортировку 4,5 киловатт тепла, как правило, уходит 1 киловатт электричества. Есть способы повысить производительность воздушного наноса. Для этого на участке между конденсаторным устройством и испарительной камерой устанавливают вспомогательный клапан. Чтобы процесс происходил беспрерывно, в схему насоса можно подключить блок автоматики.

Благодаря широкому выбору насосов всегда можно подобрать устройство необходимой мощности. Это поможет добиться максимальной продуктивности агрегата.

Монтаж насоса экономит средства и время. Он не требует затрат на рытье котлованов, бурение колодцев, проведение сложных линий коммуникаций. Для работы насоса не нужно прокладывать трубопроводы или проводить магистрали от госструктур. Под него не нужно выделять отдельное помещение.

Тепловой насос "воздух-воздух"

Есть возможность оптимизировать систему. Так, если к устройству подвести солнечную батарею или генератор, то в процессе выработки электричества не будет происходить вредных выбросов.

Оборудование способно вырабатывать тепло даже в условиях очень низких температур. Однако его эффективность будет на порядок ниже.

Оптимальной продуктивности удается достичь при температурах от -10 до 10 градусов Цельсия. При этом от температуры будет зависеть и количество потребляемого прибором электричества.

Принцип действия теплового насоса

Принцип действия теплового насоса

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

https://www.youtube.com/watch?v=3SH5jUDErHo

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.

Тепловой насос "Воздух-воздух"

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

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

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

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

Тепловой насос "воздух-воздух"

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.

Предлагаем ознакомиться  Компрессоры Copeland Scroll Summit от Emerson

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

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

  1. Обеспечить забор наружного воздуха, необходимого для работы теплового насоса.
  2. Собрать отдельные детали теплонасоса в единое устройство.
  3. 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

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.

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.

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:

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

Тепловой насос "воздух-воздух"

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.

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).

Тепловой насос "Воздух-воздух"

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.

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

Простейший тепловой насос из оконного кондиционера

Как нетрудно догадаться, для изготовления ТН «вода – воздух» потребуется оконный охладитель в рабочем состоянии. Очень желательно купить модель, оборудованную реверсивным клапаном и способную работать на обогрев, иначе придется переделывать фреоновый контур.

Холодильная мощность оконного кондиционера
Отопительная мощность аппарата больше холодильной и равна сумме двух параметров — производительность плюс тепло, выделяемое компрессором

При некоторой доле везения вам даже не придется выпускать фреон и перепаивать трубки. Как переделать кондиционер в тепловой насос:

  1. Снимите верхний кожух агрегата и открутите внешний теплообменник от поддона. Аккуратно отодвиньте радиатор, стараясь не перегибать трубки с хладагентом.
  2. Снимите наружную крыльчатку с общего вала.
  3. Изготовьте металлический бак по длине внешнего теплообменника, ширину сделайте на 10—15 см больше. В боковые стенки врежьте штуцеры подачи проточной воды.
  4. Чтобы радиатор не обмерзал, увеличьте площадь обмена, добавив по бокам пластины из меди либо алюминия (в зависимости от материала теплообменника).
  5. Погрузите радиатор в бак, желательно без разрезания фреоновых трубок. Сделайте герметичную крышку и уплотните вводы контура.
  6. Подсоедините к штуцерам шланги подачи и отбора воды, подключите циркуляционные насосы. Наполните и проверьте бак на герметичность.

Достоинства и недостатки

Воздушный насос удобное и производительное оборудование. Он отлично справляется со своим основным предназначением.

Насос «воздух-воздух» имеет следующие преимущества:

  1. Привлекательная цена.
  2. Высокая продуктивность.
  3. Возможность использования вне зависимости от региона или климатической зоны.
  4. При отсутствии электричества насос может работать от двигателя.
  5. Универсальность – агрегаты не только обогревают, но и кондиционируют.
  6. Безопасность – устройства работают без использования топлива или горючих смесей. Это делает их более надежными. Нет риска взрывов или пожаров.
  7. Высокий уровень экологичности – устройство не выделяет вредных веществ, так как работает на электричестве.
  8. Насосный агрегат не требует дополнительного оборудования.
  9. Прост в эксплуатации – весь процесс автоматизирован. Работа отслеживается встроенными датчиками.
  10. Установка компактна и не нарушает дизайн комнаты.
  11. Низкое энергопотребление.
  12. Бесшумность работы.

К недостаткам относятся:

  1. Зависимость от внешней среды. Температура извне оказывает влияние на процесс прогрева.
  2. Габариты устройства не всегда позволяют корректно справиться с обогревом всего помещения. Поэтому для больших пространств может потребоваться несколько установок.
  3. При перекачке воздуха вместе с ним перемещается значительное количество пыли.
  4. Насос нельзя применять, если в помещении пребывают дети. Пыль, переносимая устройством вместе с воздухом, может нанести вред их здоровью, вызвав аллергическую реакцию.
  5. Затрата на электроэнергию. Так, при – 10 градусов и ниже расход электричества возрастает.

Как выбрать тепловой насос «воздух-воздух»?

При покупке устройства следует делать расчет на бесперебойную работу устройства при его максимальной продуктивности.

Выбирать устройство следует исходя из расчета:

  • обогреваемой площади помещения;
  • количества постояльцев;
  • назначения насоса;

Если вы некорректно определите необходимые размеры устройства, это сделает работу агрегата менее продуктивной. Так, слишком большой насос «воздух-воздух» быстро придет в износ, работая в небольшом помещении. Его эффективность тоже окажется невелика.

Если же установка мала для отапливаемого помещения, то она не сможет поддерживать необходимый уровень температурного комфорта. Чтобы определить, какой конкретно мощности насос нужен именно вам, лучше обратиться к специалисту компании, где вы приобретаете устройство.

Для корректного выбора воздушного насоса нужно сделать предварительный расчет отопительной нагрузки на него.

Расчёт необходимой мощности теплового насоса

При этом учитывают:

  • параметры помещения;
  • уровень изоляции комнаты;
  • солнечную радиацию;
  • общие климатические условия региона;
  • предполагаемый уровень нагрузки;

Насос «воздух-воздух» должен соответствовать и такому критерию, как работа при неидеальных параметрах. Они могут быть вызваны неправильным расчетом источника тепла или поломкой. Агрегат должен иметь необходимый уровень защиты, чтобы быть устойчивым и продолжать работу при ошибках монтажа/эксплуатации.

Заключение

Сделать и запустить тепловой геотермальный насос своими руками весьма непросто. Наверняка потребуются неоднократные доработки, исправления ошибок, настройки. Как правило, большинство неполадок в самодельных ТН возникает из-за неправильной сборки либо заправки основного теплообменного контура. Если агрегат сразу отказал (сработала автоматика безопасности) либо не греет теплоноситель, стоит вызвать мастера по холодильному оборудованию – он проведет диагностику и укажет на допущенные ошибки.

Итоги

Насос типа «воздух-воздух» – высокофункциональное и эффективное устройство. Он очень удобен в эксплуатации. Большим плюсом является его экономичность при значительной продуктивности. Существует огромный ассортимент этих агрегатов. Воздушные насосы представлены различными мировыми брендами.

Они различаются по мощности, модификации. При выборе насоса нужно обращать внимание на его предназначение, параметры помещения, которое вы собираетесь отапливать. Грамотно подобранный насос будет служить долго и эффективно.

, , , , , , ,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector