Воздушный тепловой насос

Наука не стоит на месте, и производители стараются от нее не отставать. Это касается и техники, которая призвана преобразовывать один вид энергии в другой. Поэтому в последнее время появляется все больше разного оборудования, способного превратить, в частности, в тепло различные виды энергии. 

В случае с тепловыми насосами, что также относятся к инновационному оборудованию для получения тепла, немного иная ситуация. Здесь незначительное тепло преобразуется в гораздо большее, благодаря которому отапливаются дома, теплицы или подогревается вода в бассейнах. Первичная тепловая энергия забирается из грунта, воды или воздуха, соответственно и тепловые насосы бывают грунтовые, водяные или воздушные. Несмотря на то, что это достаточно сложные с технической точки зрения агрегаты, многие желают сделать их своими руками. Конечно же, земляные или водные подобные устройства слишком сложны, а вот воздушный тепловой насос, который еще называют «воздух вода», немного попроще, поэтому, рассмотрев устройство и то, как работают воздушные тепловые насосы, далее остановимся на том, как их можно сделать своими руками в домашних условиях.

Воздушный тепловой насос, принцип действия

Собственно, технологически ничего новаторского в работе прибора воздух вода, по сути, нет. По такой же схеме работают холодильники или, скажем, кондиционеры. Другое дело, что интересна сама идея, когда тепловая энергия внешнего воздуха как бы концентрируется, нагревая при этом воду в системе отопления дома.

Если отобразить процесс такого преобразования схематически, то выглядит это примерно так:

• низкотемпературный носитель энергии, коим является внешний воздух, нагнетается вентилятором и обдувает испаритель, где находится вещество с очень низкой температурой кипения (хладагент). Испаритель сообщается с конденсатором, с которым они образуют замкнутую систему.
• хладагент, нагреваясь от энергии внешнего воздуха, закипает, и в виде пара по имеющемуся контуру попадает в конденсатор, где снова переходит в жидкое состояние, отдавая тепло через теплообменник воде, что циркулирует в системе отопления.
• перешедший в состояние жидкости фреон, что чаще всего используется в качестве хладагента, снова попадает в испаритель и цикл его преобразований начинается сначала.

Однако, циркуляция фреона по контуру сама по себе не происходит. Для этого в систему включен особый компрессор, который не только обеспечивает круговое движение хладагента, но и нагнетает его в конденсатор под давлением, отчего температура фреона резко подскакивает.

Кроме компрессора, воздушный тепловой насос имеет еще одно энергозависимое устройство. Это достаточно мощный вентилятор, с помощью которого испаритель обдувается.

Тепловая энергия, что через систему теплообменника передается воде в системе отопления, способна нагреть теплоноситель максимум до 55-60 градусов. При такой температуре циркулирующей жидкости обыкновенные батареи отопления использовать малоэффективно. В этом случае лучше применять системы отопления с намного большей площадью, например теплые полы. 

Воздушные тепловые насосы, плюсы и минусы

Чудес не бывает, так же как и идеальных устройств. У каждого агрегата есть свои положительные стороны и недостатки.

Если сравнивать насосы воздух вода с грунтовыми или водяными, преимуществами первых можно считать: 

• относительную легкость монтажа;
• повсеместное наличие низкокалорийного энергоносителя, то есть воздуха, что дает возможность использовать оборудование как для отопления частного дома, так и городских квартир в многоэтажных зданиях; 
• возможность совместить данное оборудование с системой вентиляции или кондиционирования. 

К недостаткам же можно отнести такие особенности:

• зависимость энергоэффективности преобразователя тепловой энергии от внешних температур, при -6 градусах воздуха его работа уже не эффективна, если брать во внимание бытовые образцы. Некоторые мощные и более совершенные промышленные модели работают и при -20 градусах.
• все тепловые насосы, в том числе и воздух вода, не являются автономными устройствами, так как для их работы необходима электроэнергия. Если брать в среднем, то такие агрегаты при расходе 1 кВт электричества генерируют около 12 кДж тепловой энергии.

Однако у этих генерирующих тепло устройств есть еще один несомненный плюс, что заключается в том, что прибор можно собрать своими руками.

Схема сборки теплового агрегата воздух вода

Понятно, что на пустом месте ничего не делается, поэтому для работы нужно запастись такими деталями:

• достаточно мощным компрессором от какой-нибудь сплит-системы, который разумнее будет приобрести б/у в одной из мастерских по ремонту соответствующего оборудования;
• бак из нержавеющей стали, что можно демонтировать со стиральной машины старого типа;
• какой-нибудь пластиковый резервуар наподобие полипропиленового бидона;
• трубы из меди с сечением около 1 см, которые, скорее всего, придется покупать;
• набор, состоящий из предохранительного и стравливающего воздух клапанов, а также крана для слива;
• разнообразные средства для крепежа, многие из которых наверняка есть у вас дома;
• фреон.

Запасшись всем необходимым, можно приступать к сборке теплогенерирующего оборудования своим руками.

Последовательность процесса выглядит следующим образом:

1. Медную трубу превращаем в соответствующий внутренним размерам нержавеющего бака змеевик.

2. Устанавливаем получившееся витое изделие в предназначенный для него бак. Последний герметично закрываем. Сверху делаем вывод выпускающего штуцера, снизу, – впускающего. В результате у нас получился конденсатор с отводными патрубками для системы отопления дома.

3. Прикрепляем на постоянное место, лучше к стене, компрессор. Теперь нужно соединить напорный патрубок компрессора с верхним патрубком медного змеевика.

4. Изготавливаем еще один змеевик, подобный первому, но с учетом габаритов пластикового бидона.

5. Устанавливаем получившееся медное изделие в бидон, не забыв сделать два выведенных патрубка. С торца теперь нужно закрепить вентилятор, чтобы получился испаритель теплогенератора, сделанного своими руками. Испаритель закрепляется с наружной стороны дома или в шахте для вентиляции (в квартире).

6. Теперь соединяются нижние патрубки конденсатора и испарителя. Это соединение прерывается регулирующей заслонкой.

7. Осталось соединить верхний патрубок испарителя и всасывающий выпуск компрессора, и наш тепловой насос воздух вода готов к пробным испытаниям, перед которыми нужно не забыть залить фреон в компрессор.

Вот так вот несложно и, впринципе, недорого, можно собрать тепловой насос воздушного типа в домашней мастерской своими руками. Таким образом можно не только сэкономить средства, но и сделать этакий предмет гордости, который, к тому же, послужит для отопления дома.

mynovostroika.ru

Особенности

Этот вид отопительных приборов извлекает энергию буквально из воздуха, генерируя тепло для нужд человека и применяя на 75% природные ресурсы и на 25% привычное электричество.

Воздушный тепловой насос – агрегат, передающий теплоэнергию от источника с низкой температурой к теплоносителю с более высокой. Проще говоря, даже если за окном сильный мороз, это оборудование заберет из холодной среды тепло и отопит им жилище.

Принцип работы воздушного насоса подобен функционированию холодильника. Но только если основная цель холодильной машины отобрать тепло из объема испарителя и преобразовать его в холод, при этом конденсатор сбросит теплоту в окружающее пространство, то в насосном оборудовании картина полностью противоположная. Конденсатор выделяет тепло для отопительной системы и обеспечения человека горячей водой, а испаритель утилизирует теплоту низкого потенциала.

Воздушные тепловые насосы – альтернативная модель системы отопления. Зимой они функционируют как отопительный котел (нагревают теплоноситель в трубопроводе и системе «теплый пол») или прямо обогревают дом. Источником теплоэнергии для них являются наружный воздух. Они не создают ее, а переносят из окружающего пространства. Но для этого насосному оборудованию нужен подвод электричества.

У данного вида отопления автоматическое управление, которое помогает поддерживать нужный режим работы.

Преимущества

За рубежом такая система отопления приобрела широкую популярность. Сегодня подобные насосы завоевывают российский рынок. Это идеальный вариант для отопления домов в местностях, где нет возможности подключиться к центральному газопроводу. Помимо этого, у них есть еще масса достоинств:

• уменьшают расходы на электроснабжение (передача в отопительную систему 1 кВт энергии тепла позволит затратить всего 0,2-0,35 кВт электричества);
• способствуют сохранению окружающей среды и сбережению природных запасов планеты, они полностью экологически безопасны (не выделяют токсинов, не источают неприятных запахов);
• не требуют создания сложных вентиляционных систем;
• установка этого оборудования гораздо дешевле и быстрее, чем монтаж традиционных отопительных конструкций;
• создавать отопительную систему можно на этапе отделки строения, в готовых помещениях, участками при реконструкции строений;
• эффективно функционируют при температуре окружающей среды до -30° С;
• не нуждаются в частом техническом обслуживании (все возможные действия можно выполнять самостоятельно, они описаны в прилагаемых инструкциях), самостоятельно перезапускаются;
• летом могут работать как кондиционеры;
• отсутствие процессов горения, использование замкнутых контуров делает эти приборы полностью пожаробезопасными;
• не занимают много места в доме (модуль не больше обычного холодильника), не нуждаются в дополнительном помещении, внешне напоминают сплит-системы;
• работают практически бесшумно.

Типы

Воздушные тепловые насосы делятся на агрегаты типа «воздух-воздух» и «воздух-вода».

«Воздух-воздух»

Этот прибор служит для прямого обогрева помещения. Тепловая энергия, извлеченная из окружающей среды с помощью наружного блока, идет внутрь здания и там нагревается конденсатором.

Для обогрева отдельных зон могут использоваться несколько внутренних блоков.

Тепловой насос типа «воздух-воздух» круглогодично поддерживает приятную температуру в здании, работая зимой на обогрев, а летом – на охлаждение.

В системах этого типа более низкая температура воздуха, проходящего через теплообменник (+20°- +25° С), что обеспечивает высокие показатели теплоотдачи.

Мощность воздушного насоса типа «воздух-воздух» — 4-18 кВт. Если подключить несколько подобных приборов в каскаде, то теплопроизводительность повысится до 56 кВт.

Недостаток системы — невозможность обеспечения горячим водоснабжением.

«Воздух-вода»

В агрегате этого типа жидкость используется как теплопоглотительная среда, ей передается температура нагретого фреона. Жидкость помогает отапливать помещения с помощью радиаторов, системы «теплый пол» и обеспечивать жильцов горячей водой для хозяйственных нужд.

Тепловая энергия берется из окружающего пространства с помощью наружного испарителя. Далее она поступает во внешний или внутренний теплообменник фреон-вода, там осуществляется нагрев теплоносителя.

Современные приборы этого типа обеспечивают подогрев жидкости до температурных значений от +30° С до +65° С и функционируют до температуры окружающего воздуха -25° С. У них более высокая температура стока, что, соответственно, приводит к более низкой по сравнению с приборами «воздух-воздух» теплоотдаче.

Мощность этих приборов составляет 4-16 кВт, этого достаточно для отопления и горячего водоснабжения качественно утепленных зданий, площадь которых составляет до 350 м2.

К подобному агрегату можно подключить резервный котел, который начинает работать в тех случаях, когда температура воздуха за окном превышает допустимые для функционирования теплонасосов температурные значения.

Производительность

Коэффициент производительности СОР (соотношение тепловой энергии к затраченной электрической) у насосов обоих типов равен 3: значит, на 1 Квт электроэнергии получаем 3 кВт тепла. Тратим меньше – получаем больше.

Но у агрегатов типа «воздух-вода» повышенные температурные значения жидкости на стоке снижают этот показатель, поэтому для сохранения высокого коэффициента в радиаторах нужно применять воду более низких температур, что потребует большего количества батарей.

Общие недостатки

Теплонасосы, работающие за счет воздуха, имеют низкий коэффициент преобразования тепловой энергии. Это связано с невысокими температурными значениями фреона в испарителе.

Также они характеризуются низкой температурой нагретой воды (чаще всего +50°- +60° С). Чем выше это значение, тем менее эффективен и надежен тепловой насос.

Установка

Процесс установки воздушного насоса достаточно прост и может быть произведен самостоятельно, без привлечения профессионалов.

Он состоит из монтажа внешнего и внутреннего блоков, соединения их магистралью, пробного запуска. После этого можно проектировать и устанавливать вентиляционную систему.

Монтаж кронштейна

Внешний блок аппарата лучше поставить на северную стену дома: так он будет защищен от солнца и ветра. Можно установить на плоскую крышу или на отмостку, но в случае сильных снегопадов его каждый раз придется откапывать.

Крепления монтируют строго по горизонтали. Внешний блок весит около 60 кг, на его правую сторону приходится основная нагрузка. Кронштейн фиксируют на кирпичной или газобетонной стене при помощи шести анкеров через винтовые дюбели для газобетона.

Укладка газовой и жидкостной трубок

Толстая (5/8 дюйма) газовая трубка укладывается от внешнего блока к внутреннему. Гнут ее с помощью трубогиба. Труборезом отрезают лишние сантиметры. Край трубки нужно обработать, чтобы не осталось заусениц.

После этого делают развальцовку и подсоединяют трубку к выводу на блоке. Аналогичным образом подключают тонкую жидкостную трубку (3/8 дюйма). Оба этих элемента необходимо теплоизолировать (не меньше 20 мм теплоизолятора): так удастся избежать образования конденсата.

Силовая линия

Силовой кабель (3*2,5) монтируют к внешнему блоку в том месте, где располагается компрессор. От внешнего к внутреннему блоку укладывают кабель межблочного типа (4*1,5).

Внутренний блок

Этот агрегат весит 36 кг. Его вешают на потолок. К нему подключают провод для пульта управления.

Это важно

Тепловой насос завод-изготовитель заправляет фреоном R410А, количество которого хватит для магистрали длиной в 30 м.

Открывать вентиль на блоке нельзя до тех пор, пока не будет удален воздух из медных трубок. Откачку проводят с помощью вакуумного насоса и манометра. Включают насосное оборудование и ждут полчаса. Затем отключают аппарат и пускают фреон.

Воздушный тепловой насос – оптимальный вариант быстрого и качественного отопления жилых домов, промышленных и общественных зданий.

x-teplo.ru

Что такое воздушный теплонасос

Простейший тепловой насос был спроектирован еще в 1852 году и получил название «умножитель тепла». Лорд Кельвин открыл основополагающие принципы действия, которые легли в основу всего современного отопительного оборудования.

Согласно законам физики, тепло передается от нагретого тела к тому, что имеет меньшую температуру. Но, возможен обратный процесс, при условии использования для этого дополнительной энергии.

Немного позже был открыт принцип обратного цикла Карно. Вещество, при испарении, поглощает тепло, а после конденсации на поверхности, отдает его. Именно этот закон лежит в основе холодильников и кондиционеров. Низкотемпературный воздушный теплонасос работает как эти бытовые приборы, только в «обратную сторону».

Некоторые производители кондиционеров используют этот принцип, предлагая потребителю кондиционеры, способные работать на обогрев помещения. Но системы кондиционирования имеют низкий КПД при отрицательных температурах, так как основным предназначением техники является охлаждение, а не нагрев.

Низкотемпературные воздушные тепловые насосы для отопления дома, работают, используя этот физический закон. Как отопление осуществляется на практике?

• Любое, даже охлажденное тело, имеет высоко или низко потенциальную энергию. Даже при отрицательной температуре, в воздухе содержится определенное количество тепла. При -15°С, теплее, чем при -25°С. При -5°С, еще больше тепла находится в воздухе. Принцип работы воздушного теплового насоса позволяет извлечь то небольшое количество тепловой энергии, которое остается в зимнее время года и передать его в помещение.
• В наружном блоке, установленном на улице, расположен змеевик с испарителем. Внутри контура циркулирует фреон – жидкость, которая свободно переходит в газообразное состояние и обратно. Фреон испаряют, при этом поглощается то тепло, которое остается даже при отрицательных температурах.
• Газ поступает в компрессор. В компрессоре создается высокое давление и условия для преобразования фреона обратно в жидкость.
• Под давлением, фреон разогревается и поступает в конденсатор. В блоке газ окончательно становится жидкостью, отдав при этом все тепло, которое получил во внешнем блоке, установленном на улице.
• Фреон, по замкнутому контуру, обратно возвращается в испаритель.

Существует зависимость тепловой мощности воздушно-водяного теплового насоса от температуры наружного воздуха. По этой причине, производители предусматривают подключение к тепловому насосу дополнительного отопительного оборудования, которое компенсирует недостатки тепловой энергии при падении наружной температуры ниже -15°С. Работа в условиях холода продолжается, хотя и с меньшей эффективностью.

Тепловые воздушно-водяные насосы

Бытовые системы теплоснабжения и ГВС, на базе воздушных теплонасосов, очень эффективны для применения в умеренных широтах РФ. Средний СОР (коэффициент преобразования) 3. Получается, что на каждый потраченный 1кВт, приходится 3 кВт продуцируемой тепловой энергии.

Принцип работы такой же, как и в насосах других модификаций, но с определенными отличиями:

• Конденсатор располагают внутри бойлера накопителя, соединенного с системой отопления и ГВС.
• Тепло, выделяемое при конденсации фреона, используется для косвенного нагрева теплоносителя.
• С помощью циркуляционного насоса, нагретый теплоноситель поступает в систему ГВС и отопление.

Интенсивность нагрева теплоносителя варьируется от +30°С до +60°С. При температуре ниже -15°С, включается комбинированное теплоснабжение с воздушным теплонасосом, что незаменимо в условиях холодного климата. Недостаток тепла компенсирует любой котел (электричество, газ, дрова).

Теплонасосы воздушного отопления

Теплонасосы воздушного отопления используются для обогрева отдельных помещений. Принцип работы во многом напоминает тот, что использует тепловентилятор, только функцию греющей спирали играет конденсатор.

Корпус внутреннего блока теплонасоса похож на кондиционер и также может работать на воздушное отопление и охлаждение.

Потребителю предлагаются различные решения вопроса обогрева:

1. Установка отдельных независимых обогревателей.
2. Монтаж нескольких теплонасосов, объединенных в единую сеть.

Теплонасосы, отапливающие помещение посредством теплого воздуха, имеют следующие преимущества:

• Максимальный КПД – отсутствие необходимости в предварительном нагреве теплоносителя приводит к более экономичному расходу электроэнергии. Воздух нагревается всего до температуры 20-40°С, а это в свою очередь обеспечивает больший коэффициент СОР, равный 4.
• Быстрый прогрев здания – теплый воздух начинает поступать в помещение через несколько секунд после включения.
• Универсальность – оборудование можно использовать летом как кондиционер. В базовой комплектации предусмотрена функция охлаждения помещения.

При достижении критичной для работы отрицательной температуры, происходит автоматическое включение резервного источника тепла при использовании воздушного ТН. Таким образом, удается компенсировать недостаток тепловой энергии.

В чем отличие кондиционера и воздушного ТН

Действительно, теплоснабжение помещений воздушными тепловыми насосами в условиях холодного климата во многом напоминает обогрев с помощью обычных кондиционеров. Используются внутренние и внешние блоки, схожего строения. Даже во внутреннем устройстве много похожего. Разница заключается в том, что воздушные ТН внутреннего размещения более эффективны при нагреве, чем при охлаждении, а кондиционеры, наоборот.

Почувствовать отличие можно, сравнив некоторые характеристики оборудования. Кондиционер перестает работать на обогрев уже при температуре около -5°С. Рабочий режим тепловых насосов от -25°С до +45°С.

Так как существует тенденция к совершенствованию воздушных теплонасосов для «пассивных» домов, скоро, для широкого круга потребителя станут доступны модели оборудования, способные сохранять работоспособность при падении температуры до -32°С.

Отличие воздушного ТН от кондиционера заключается в разных технических характеристиках, хотя между ними много похожего.

Как подобрать воздушный теплонасос

Выбор воздушного ТН не настолько сложен, как может показаться с первого взгляда. При подборе подходящей модели, следует ориентироваться на следующие параметры:

1. Тип обогрева.
2. Отапливаемая площадь.
3. Производитель.

Дополнительно определяют, какой вид котла будет использоваться в качестве резервного источника тепла. Как показывает практика, наиболее популярным остается воздушное отопление с подключением электрического котла, что позволяет полностью обойтись без газа.

Какой марки выбрать теплонасос воздушного типа

Если проанализировать отзывы о воздушных тепловых насосах, достаточно легко определить производителей оборудования, пользующихся наибольшим спросом у отечественного потребителя:

• Stiebel Eltron – немецкая компания, начавшая свой путь с изобретения кипятильника. Со временем, ассортимент продукции постоянно расширялся. На сегодняшний день, Stiebel Eltron является лидером в производстве водонагревательной и отопительной техники. Компания предлагает два вида тепловых насосов: геотермальные и воздушные, работающие на нагрев теплоносителя и воздуха.
• Viessmann – еще один немецкий производитель, имеющий более 30 летний опыт в производстве воздушных насосов. Наибольшей похвалы заслуживают станции Viessmann, подключающиеся к водяному контуру отопления. В качестве достоинств – наличие погодозависимых датчиков управления и множество дополнительных функций, доступных в базовой комплектации.
• Mitsubishi – японская корпорация, впервые использовавшая технологию Zubadan. Решение позволило увеличить СОР (являющийся самым высоким среди аналогичного оборудования) и расширить сферы применения. Компания Mitsubishi одна из первых предложила потребителю кондиционеры, работающие на нагрев и воздушные тепловые насосы. Постоянно внедряются новые технологии увеличивающие сферу применения продукции.
• Vaillant – компания разработала целую серию экономичного оборудования geoTHERM. В ассортименте представлено оборудование, извлекающее тепло из земли, воды, воздуха и солнечных лучей. Продукция Vaillant максимально адаптирована для использования в условиях РФ.

Стоимость воздушного ТН с установкой

Дороже всего стоят тепловые насосы, обогревающие помещение посредством теплоносителя. Оборудование обойдется приблизительно от 80 тыс. руб. (производительность 4,5 кВт), до 800 тыс. руб. (18.5 кВт). Тепловые насосы воздушного обогрева, обойдутся от 50 тыс. руб. (на 4 кВт) до 120 тыс. руб. (на 8 кВт).

Стоимость монтажа воздушного ТН рассчитывается индивидуально, исходя из технических параметров помещения и других факторов.

Срок службы оборудования составляет не менее 20 лет. Установленное оборудование самоокупается уже через 3-5 отопительных сезонов, в зависимости от интенсивности эксплуатации.

Плюсы и минусы использования воздушных теплонасосов

Буквально 5 лет назад, отечественный потребитель практически не имел опыта отопления зданий зимой с помощью воздушных тепловых насосов. Приходилось довольствоваться высказываниями и исключительно положительными комментариями, расположенными на сайтах различных производителей техники, что не давало ясное представление о возможностях оборудования. С тех пор появился определенный опыт использования, позволивший выявить не только преимущества, но и недостатки воздушных ТН.

Преимущества

• Преимущества эксплуатации воздушно-водяных тепловых насосов – главным достоинством является полная независимость от газового отопления. В некоторых регионах РФ, только подведение трубопровода к дому, обходится дороже, чем покупка и монтаж теплового насоса. Не требуются разрешения на ввод в эксплуатацию.
• Системы предназначены для установки в условиях «пассивного дома». Следовательно, изначально сконструированы для экономного отопления дома и нагрева горячей воды. На 1 кВт потраченной электроэнергии, выработка тепла составляет 3-5 кВт. Простой расчет затрат при применении теплового насоса покажет, что в течение 3-5 лет достигается полная окупаемость оборудования.
• Работа насоса не влияет негативно на здоровье человека. Для обеспечения гигиенических условий, в системах, использующих принцип нагрева воздуха, достаточно время от времени чистить фильтры.

Недостатки

• Высокая стоимость оборудования – система, с мощностью, достаточной для обогрева жилого дома, обойдется в 800-1200 тыс. руб., что является неподъемной суммой для большинства покупателей.
• Зависимость от температуры окружающей среды. Особенности автономного отопления дома воздушным тепловым насосом напрямую связаны с общим объемом получаемой тепловой энергии. Чем ниже температура на улице, тем хуже работает насос. Начиная с -15°С, придется подключать резервный источник тепла.
  Если учесть, что на большинстве территорий РФ средний температурный режим выше, то становится понятным целесообразность данной установки. Оптимальные климатические зоны для использования воздушных отопительных тепловых насосов – это части России с умеренным климатом и средней температурой в зимний период не менее -15°С.

Если сравнивать воздушные ТН и газовое отопление, особенно с учетом того, что последние модели насосного оборудования способны сохранять работоспособность при -32°С, становится очевидным преимущество первых. Теплонасосы экономичны, не нуждаются в разрешении на эксплуатацию, монтируются в течение 1 дня и имеют более высокий КПД, чем газовое оборудование.

В последнее время, производители несколько снизили стоимость тепловых установок, что позволило еще большему количеству покупателей оценить достоинство станций. Если тенденция будет продолжаться, можно ожидать увеличенного спроса на теплонасосы.

avtonomnoeteplo.ru

Для чего нужен тепловой насос и как он работает

Воздушные тепловые насосы разных конструкций используются в качестве основных или дополнительных источников отопления жилищ. Причем монтаж подобных сооружений не является архисложным. Его можно производить уже после строительства загородного дома, а некоторые конструкции позволяют производить их установку даже для отопления помещений в многоквартирных домах.

Существует два основных типа воздушных тепловых насосов для отопления помещений. Выделяют конструкции следующих систем: воздух-воздух и воздух-вода. Общей для различных конструкций тепловых насосов чертой является наличие двух блоков: наружного и внутреннего. Наружные блоки систем воздух-воздух и воздух вода практически идентичны, а вот в устройстве внутренних элементов они имеют принципиальные отличия. Хотя, принцип работы тех и других во многом похож.

Наружный блок теплового насоса осуществляет забор воздуха из окружающей среды посредством установленного в нем вентилятора. Забираемый воздух внутри внешнего блока насоса попадает в теплообменную систему. Она представляет собой комплекс трубок, по которым циркулирует хладагент. Особенностью хладагента является его состав, который позволяет ему поддерживать экстремально низкую температуру. Она почти всегда ниже температуры окружающего воздуха. При контакте атмосферного воздуха и элементов системы теплообмена происходит нагрев хладагента. Чем выше разница между его температурой и температурой атмосферы, тем эффективнее будет проходить процесс теплопередачи.

Получая энергию в виде тепла, хладагент увеличивается в объеме и меняет свое агрегатное состояние на газообразное. Образовавшийся газ по внутренним каналам поступает в компрессорный блок насоса, где происходит его принудительное сжатие. За счет этого процесса происходит дополнительный разогрев хладагента приблизительно на 20%. Таким образом, из всего полученного тепла лишь 1/5 часть вырабатывается за счет расхода электроэнергии, остальные 4/5 получены из атмосферы.

После сжатия газ транспортируется в конденсаторный блок. Там происходит очередная смена агрегатного состояния хладагента с газообразного на жидкое. В результате этого хладагент приобретает свою первоначальную температуру, а накопленное им тепло переходит на теплоприемник. До этого момента принципы работы систем воздух-воздух и воздух-вода идентичны.

Разница между этими агрегатами заключается в том, что в первом случае (воздух-воздух) в качестве теплоприемника выступает воздух помещения, а во втором (воздух-вода) – объемный бак с водой.  Он кроме этого играет роль теплового аккумулятора и источника горячего водоснабжения дома, если это предусмотрено конструкцией.

Преимущества и недостатки тепловых насосов

Идеального способа отопления помещений еще не изобретено. Каждый известный на данный момент вариант отопительных конструкций обладает плюсами и минусами. К достоинствам тепловых насосов можно отнести:

• Минимальный уровень воздействия на окружающую среду. Непосредственно сам агрегат не производит никаких выбросов.
• Достаточно простой монтаж. Установка воздушных тепловых насосов не требует каких-либо тонких или же наоборот сверхсложных в плане прилагаемых усилий работ.
• Низкая вероятность возгорания. Такие системы, по сравнению с системами, использующими тепловую энергию горения, практически неспособны вызвать пожар.
• Экономичность. Большая часть вырабатываемой тепловыми насосами энергии черпается из бесплатного источника – атмосферы. Соотношение затраченной электроэнергии к выработанной тепловой составляет порядка 1 к 5.
• Простота эксплуатации. Обслуживание данных агрегатов вполне по силам даже обычному обывателю, неподкованному в техническом плане.

Количество отрицательных сторон, как и степень их важности, у тепловых насосов незначительны, но все же они есть:

• Функционирование некоторых систем связано с шумом. К ним относятся вентилятор для забора воздуха и компрессорный блок.
• Нахождение в прямой зависимости эффективности отопления от температуры окружающей среды. Для регионов, где встречаются экстремальные морозы использование таких систем должно быть сопряжено с наличием резервного источника отопления.
• Необходимость постоянного подключения к электросети.

Как несложно заметить выгода от использования тепловых насосов перевешивает незначительные недостатки, связанные с их эксплуатацией.

Как выбрать воздушный тепловой насос

Разнообразие марок и моделей в нише воздушных тепловых насосов для отопления домов довольно велико. Кроме компании производителя разные агрегаты могут отличаться и своими эксплуатационными свойствами.

Главный параметр – это мощность теплонасоса, от нее будет зависеть качество отопления дома. Главным образом выбор мощности зависит от размеров отапливаемого помещения. Ориентировочно определить необходимую мощность можно самостоятельно. Она определяется из расчета 700 ватт на 10 квадратных метров площади. Однако такой расчет весьма приблизителен. Он наиболее точен при условии хорошей теплоизоляции дома, а также при высоте потолков равной 270 сантиметров.

Другим варьирующимся параметром является техническая оснащенность агрегата. В разных ценовых категориях можно найти как максимально простые устройства с минимальным набором опций, так и оснащенные по последнему слову техники. Наиболее дорогие модели включают в комплект различные программные блоки, позволяющие производить тонкую настройку рабочих циклов насоса, а также управлять ими дистанционно.

Также воздушные тепловые насосы различаются по диапазону рабочих температур.

Определив для себя важность наличия тех или иных опций, можно выбирать оптимальную для своих условий модель, не переплачивая лишних денег.

Нюансы планового обслуживания воздушных тепловых насосов

Для того чтобы тепловой насос отслужил весь положенный ему срок, необходимо время от времени выполнять несложные манипуляции по его обслуживанию. В план таких мероприятий входит:

• Своевременная чистка наружного блока насоса. Главным образом это касается основания вентилятора и теплообменника.
• Плановая проверка герметичности системы циркуляции хладагента.
• Замена масла в компрессорной установке и смазка подвижных частей вентилятора.
• Проверка кабелей электропитания.

На выполнение данных действий не нужно тратить много сил, зато они позволят сохранить теплонасос в идеальном состоянии долгое время.

Сборка воздушного теплонасоса своими руками

Процесс сборки агрегата включает в себя следующие этапы:

• Из медной трубки, толщина стенок которой должна быть не менее 0.1 сантиметра, изготавливается змеевик цилиндрической формы. Края трубки выводятся вверх и вниз змеевика.
• Далее змеевик помещается в оцинкованный бак, соответствующий ему размерами. Для его размещения бак необходимо разрезать на две части. После чего с верхним краем трубки змеевика соединяется выходной, а с нижним — входной патрубки. Далее бак герметизируется. В результате данных манипуляций получается первый элемент конструкции – конденсатор.
• Теперь нужно установить компрессор. Создание этого элемента в домашних условиях невозможно, поэтому можно подобрать компрессор, снятый со старого оборудования, например, сплит-системы. Напорный патрубок компрессора соединятся с выходным патрубком змеевика посредством гибкой трубы.
• Аналогично первому делается второй змеевик. Он в свою очередь должен соответствовать размерами второму (полимерному) баку.
• После чего размещаем второй змеевик в полимерный бак и аналогично оборудуем на нем два выпуска. С торца к баку монтируется система нагнетания воздуха, вентилятор с электромотором. Вся эта конструкция будет выполнять функцию наружного теплообменного блока (испарителя). Испаритель монтируется на поверхности наружной стены здания или в другом удобном месте на открытом воздухе.
• На следующем этапе нижний патрубок конденсатора соединяется с одним из патрубков испарителя. В данную соединяющую трубу монтируется дроссель.
• Далее объединяется второй патрубок испарителя и входной патрубок компрессора.

Осуществив описанные выше действия, можно собрать основу конструкции воздушного теплового насоса. После этого нужно подключить всю систему к электросети и провести пусконаладочные работы.

Альтернативные варианты тепловых насосов

Получение тепла из атмосферы – не единственный вариант выработки дешевой энергии для отопления помещений. Существуют агрегаты, в основе действия которых лежат те же принципы теплообмена, что и у воздушных насосов. Однако в качестве источника тепла они используют другие среды. Так существуют тепловые насосы, внешний блок которых помещен под воду или в грунт, ниже глубины промерзания. Такие конструкции отличаются большей эффективностью, так как используемые для теплообмена вода и грунт обладают температурой выше ноля градусов по Цельсию. Температура воздуха в свою очередь часто бывает отрицательной. Правда, такие альтернативы существенно дороже и более сложны в монтаже.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что использование воздушных тепловых насосов в качестве отопительных приборов имеет множество преимуществ. Потратившись один раз на покупку и монтаж такого агрегата, впоследствии можно экономить на отоплении существенные средства, получив при этом качественный источник тепла, а в некоторых случаях и горячего водоснабжения.

pechiexpert.ru