Тепловой насос воздух-воздух: как работает, виды, нюансы эксплуатации

Тепловые насосы это инженерные системы, предназначенные для переноса тепловой энергии из места с низкой температурой окружающей среды к месту с более высокой температурой. Согласно ISO 5151 на 1кВт потребляемого электричества производит 5,0 кВт тепловой энергии.

Рабочей средой для получения энергии может служить наружный воздух, грунт ниже точки промерзания или вода в водоемах. При этом получение тепла происходит без сжигания горючих видов топлива. Среди различных энергосберегающих технологий, это оборудование наиболее технологичное и эффективное.

Плюсы и минусы

Принимая решение об установке теплового насоса воздух-воздух необходимо знать основные достоинства теплопередающих систем. Так же нужно знать возможные проблемы, с которыми владелец может столкнуться во время эксплуатации.

Преимущества Недостатки
позволяют экономить большое количество топлива, снижая затраты на отопление постоянный небольшой шумовой фон от работающего вентилятора
способны не только отапливать, но и достаточно эффективно охлаждать воздух в помещениях непропорциональный рост электропотребления при понижении температуры наружного воздуха
пожаробезопасны, так как отсутствует горелка и высокотемпературные нагревательные элементы поднимающуюся пыль от постоянного движения воздуха в помещении
имеют высокий коэффициент теплоотдачи при минимально возможных затратах электроэнергии зависимость от стабильности работы систем электроснабжения
просты в монтаже и могут быть установлены даже своими руками невозможность подогрева горячей воды
доступны по стоимости существующий предел обогрева при сильных морозах
удобны и просты в эксплуатации и нуждаются в минимальном техническом обслуживании

Главный плюс, который стоит выделить

Тепловые насосы прекрасно работают до температуры наружного воздуха -15°C. При дальнейшем похолодании эффективность системы резко снижается. Это связано с такой технической характеристикой, как точка кипения хладагента. Для наиболее распространенных марок она составляет:

  • R22 -25°С;
  • R404 -30°C;
  • R407 -21°C;
  • R410 -37°C.

Если температура наружного воздуха будет ниже этих величин, то фреон перестанет испаряться, и система просто не будет работать. Поэтому для жилых домов и коттеджей в холодной климатической зоне необходимо наличие дополнительного котла или камина.

Как рассчитать необходимую мощность

Номинальная мощность такого оборудования для обогрева рассчитывается исходя из то что 0,7 кВт необходимо на 10 м² площади. Таким образом на дом с площадью 100 м² нам необходимо 7 кВт тепловой энергии. При этом нужно учесть что это средний показатель, в пиковые холода тепло энергии нужно будет больше, поэтому следует рассчитывать это оборудование с запасом в 10-15%.

Для более эффективного использования тепла применяется накопительный бак или тепло аккумулятор необходимого объема. В нем накапливается тепло, не израсходованное днем, которое может быть применено ночью, когда температура окружающей среды значительно падает.

Рабочие параметры оборудования

Сильные морозы в Подмосковье — редкость, опыт показал, что температура редко опускается ниже -25℃. Подсчитали — в таких условиях для дома имеющейся площади будет достаточно насоса, выдающего 15 кВт тепла. Бюджет системы обошелся нам примерно в 150 000 рублей.

КПД у воздушных насосов тоже меняется в зависимости от внешних условий. В нашем случае оказалось, что при потреблении 1 киловатт-часа электроэнергии система выдавала 2-2,5 кВт тепла. Это минимум. Если на улице легкая оттепель с температурой чуть выше нуля, то она выдает 3,5 кВт тепла.

Дом равномерно прогревается именно теплым воздухом, радиаторов или теплых полов нет. В систему постоянно через рекуператор добавляется свежий уличный воздух.

Тепловой насос воздух-воздух: как работает, виды, нюансы эксплуатации

Задача рекуператора — в дополнительной экономии тепла. С его помощью поступающий с улицы воздух подогревается тем, который принудительно выбрасывается из дома, например, из санузлов. Желаемая температура в помещении выставляется на пульте.

Тепловой насос воздух-воздух: как работает, виды, нюансы эксплуатации

Управление автоматическое, на ночь температура снижается для большего комфорта.

Принцип работы

Тепловой насос воздух-воздух: как работает, виды, нюансы эксплуатацииТехнология отбора энергии из холодной среды, и передачи в более теплое место, основан на физическом свойстве жидкости отбирать тепло в процессе испарения, и отдавать его при конденсации паров.

Если коротко! На этом же принципе основана работа любого холодильника и бытовых кондиционеров. Холодильник вырабатывает холод, при этом его стенки горячие. Здесь же процесс происходит наоборот.

Технологическая схема воздушного теплового насоса состоит из следующих элементов:

  • компрессор с электроприводом;
  • испаритель;
  • расширительный (дроссельный) клапан;
  • конденсатор с вентилятором обдува;
  • медные трубки для циркуляции хладагента (легкокипящей жидкости) между основными элементами схемы.

Испаритель представляет собой теплообменный радиатор и устанавливается на улице. В одном блоке с ним смонтирован компрессор и расширительный клапан. Конденсатор с вентилятором обдува находится в обогреваемом помещении. Для уменьшения нерациональных потерь энергии трубки циркуляционного контура покрыты слоем тепловой изоляции, чаще всего из вспененного полиэтилена или искусственного каучука.

В качестве хладагента используется легкокипящий фреон, не замерзающий при низкких температурах.

Тепловой насос воздух-воздух: как работает, виды, нюансы эксплуатации

Простая схема работы

Рабочий процесс в тепловом насосе воздух-воздух складывается из 4-х последовательных циклов:

  • Хладагент, в жидком состоянии с температурой ниже, чем у наружного воздуха, находится в установленном на улице испарителе. Попадая на стенки трубок, он испаряется и переходит в газообразное состояние. При этом температура фреона возрастает.
  • Подогретый газ поступает в компрессор, который значительно повышает давление рабочей среды. Это приводит к дальнейшему росту температуры рабочей среды.
  • В сжатом и разогретом состоянии пары хладагента подаются на стенки трубок конденсатора обдуваемого конденсатора, где происходит его переход из газообразного в жидкое состояние с одновременным охлаждением и образованием смеси пара и жидкости.
  • Охлажденная смесь поступает в расширительный клапан, который пропускает только холодный жидкий фреон к испарителю и весь цикл повторяется снова.

Для того, чтобы повысить эффективность теплообмена в испарителе и конденсаторе их рабочую поверхность делают максимальной, на трубки устанавливают дополнительное оребрение и активно обдувают воздухом.

Видео обзор работы

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>

Каналы подачи и отвода воздуха

Воздуховоды устроены так, как это принято в американских домах. Есть основная магистраль, и от нее по гибким ответвлениям идет тепло в комнаты. Аналогично сделаны обратные воздуховоды. Трубы подачи воздуха утеплены и сделаны из шумопоглощающего материала. Опыт эксплуатации показал, что это оправдано — никаких лишних шумов в комнатах не слышно.

Тепловой насос воздух-воздух: как работает, виды, нюансы эксплуатации

Распределение тепла по комнатам

В каждое помещение нужно свое количество тепла. Например, в угловые комнаты его всегда требуется больше, потому что у них две холодные стены. Задачу распределения мы решили при помощи задвижек.

Тепловой насос воздух-воздух: как работает, виды, нюансы эксплуатации

В остальных местах подача регулируется клапанами на решетках. Они стоят не только в потолке, но и в полу. Для равномерного прогрева и комфорта это очень важно — все знают о том, что теплый воздух поднимается вверх. Аналогично устроен и забор воздуха для отвода из помещений — он производится и от потолка, и от пола.

О том, как отводится воздух из санузлов, уже упоминалось: на улицу через рекуператор, поэтому распространения запахов по дому не происходит.

Наружная часть

Уличный блок теплового насоса стоит за воздухопрозрачными жалюзи. Он достаточно габаритный и внешне похож на промышленный кондиционер. Зимой корпус насоса обмерзает и покрывается плотной снежной шубой. Это предусмотренный в его работе процесс — по своим внутренним алгоритмам оборудование регулярно уходит на разморозку и полностью оттаивает. После этого все повторяется.

Тепловой насос воздух-воздух: как работает, виды, нюансы эксплуатации

Преимущества использования

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

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

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

Монтаж системы

Тепловой насос воздух-воздух: как работает, виды, нюансы эксплуатации

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.

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.

Изготовители этого оборудования и цены

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.

Тепловой насос воздух-воздух: как работает, виды, нюансы эксплуатацииТорговый 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.


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий