Желаете установить конвекторное отопление с использованием теплового насоса «воздух-воздух» для эффективного нагрева теплоносителя и существенной экономии на обогреве? Дополнительным преимуществом является возможность получения горячей воды практически бесплатно.
Не знаете, как построить такую систему, чтобы отапливать помещения и получать горячую воду для хозяйственных целей?
Разберемся с принципом работы и устройством насоса в данной статье. Системе нужно затрачивать энергию лишь на функционирование компрессора, а основную часть тепла возьмет с улицы прямо из атмосферы без каких-либо финансовых затрат.
Рассмотрены плюсы и минусы его использования в системе. Особое значение придавалось выбору и расчёту насоса.
Тем, кто любит заниматься изготовлением вещей собственными руками, предлагаем построить такой же насос из доступных материалов. В качестве помощи представлены фотоматериалы и видеоинструкции по конструкции и работе теплого воздушного насоса.
Характеристика теплового насоса воздух-воздух
Любой теплонасос — это оборудование, которое используется в… альтернативной энергетикиСквозь стены сооружений он поглощает тепло от воздуха снаружи, с улицы, передавая его внутрь для обогрева помещений.
В процессе эксплуатации не применяются горючие виды топлива.
Внешне тепловой насос (ТН) воздух-воздух похож на инверторный кондиционер, сплит-систему из наружного и внутридомового блока.
По своей работе это устройство схоже с холодильником, но работает наоборот. В отличие от обычного холодильника и кондиционера, данный теплонасос может охлаждать и нагревать воздух в помещении.
Принцип действия и внутреннее устройство
Принцип действия теплоносителя воздух-воздух базируется на простом физическом явлении термодинамики: жидкость при испарении охлаждает поверхность, с которой она испаряется. Такой же эффект наблюдается в виде пара над кружкой горячего чая.
Обычный холодильник функционирует на том же принципе. В его конструкции имеются трубки, по которым движется хладагент высокого давления. Хладагент отбирает тепло из внутреннего объема морозильной камеры, незначительно повышая свою температуру.
Нагретый воздух выбрасывается из помещения через теплообменник, расположенный сзади холодильника.
Чтобы хладагент остыл до рабочих температур, его сжимают в компрессоре. За рабочий цикл фреона внутри системы компрессор-конденсатор-испаритель Постоянно меняет состояние с газообразного на жидкое и наоборот.
Работает воздушный тепловой насос таким же образом. Лишь источник тепла – улица, а не холодильник. Ёмкость воздуха даже при морозе полна тепловой энергией.
Тепловой насос воздух-воздух состоит из следующих элементов.
- компрессора;
- испарителя с вентилятором принудительного обдува;
- расширительного клапана;
- Медные трубопроводы для циркуляции фреона от улицы до дома.
- Конденсатор оснащён вентилятором, который подаёт нагретый воздух в помещение.
Внешний блок формируют первые три элемента, а последний принадлежит внутренней части теплонасоса. Медные, теплоизолированные трубки обеспечивают постоянное движение теплоносителя между модулями сплит-системы.
Процесс функционирования теплового насоса воздух-воздух включает следующие этапы.
- Вентилятор захватывает воздух с улицы и направляет его через ребра внешнего испарителя. Фреон, циркулирующий по теплообменнику, поглощает тепловую энергию, становясь газом.
- Газ поступает в конденсатор, где сжимается. Затем его подают по медным трубам в внутренний блок.
- Внутри дома конденсатор возвращает газ в жидкое состояние, отдавая тепло воздуху в комнате.
- Избыточное давление снимается через расширительный клапан, а затем жидкий фреон поступает обратно в первичный испаритель.
Температура фреона, подаваемого во внешний блок, постоянно меньше температуры воздуха. В связи с этим, всегда осуществляется отбор тепла из атмосферы.
Температура теплоносителя в системе остается неизменной, тогда как внешняя температура непрерывно меняется. Поэтому при сильном морозе эффективность теплоносителя снижается.
Для увеличения мощности теплонасоса площадь конденсатора и испарителя делают наибольшей. В целях непрерывной работы зимой наружный теплообменник комплектуется собственной системой оттайки.
Плюсы и минусы воздушного теплонасоса
Каждая технологически сложная система имеет как плюсы, так и минусы. Рекламные материалы могут не передать всей картины, и собственники тепловых насосов могут столкнуться с трудностями в реальной эксплуатации.
Установка систем отопления и кондиционирования «воздух-воздух» имеет ряд преимуществ.
К числу основных плюсов относят:
- Универсальность. Системы обеспечивают обогрев и охлаждение помещений с учетом назначение, потребностей и погодных условий.
- Экологичность. Предлагается способ исключить сжигание природного газа, угля, дров и подобных веществ, которые при горении загрязняют окружающую среду.
- Простота монтажа. Составить систему из заводских деталей просто. Тепловой насос можно построить самостоятельно из имеющихся материалов.
- Пожаробезопасность. Тепло получают без использования топлива. Сбои в работе не вызовут пожары.
- Экономичность. Высокий коэффициент теплоотдачи и минимальные энергозатраты – 4–5 кВт тепла на каждые 1 кВт электроэнергии. Быстро окупаются.
- Доступность по цене. Заводские установки доступны по цене для большинства, а самодельная обойдется почти бесплатно.
- Удобство эксплуатации. Самым сложно обслуживаемым устройством системы является компрессор.
Для обогрева одного помещения подходит установить сплит-системуУстановив наружный блок на фасад и внутренний радиатор внутри, для отопления нескольких комнат потребуется организовать воздуховоды для распределения тепла.
Управление тепловым насосом воздух-воздух выполняется встроенной автоматикой, поэтому особое внимание работе и настройкам системы приделять не потребуется. Достаточно регулярно чистить воздушные фильтры и по необходимости их менять.
Недостатки теплонасосов заключаются в:
- пусть и незначительный, но все же шумовой фон;
- Эффективность системы прямо зависит от температуры окружающей среды.
- рост электропотребления при похолодании на улице;
- Постоянная пыль, разносимая работающим вентилятором и потоком воздуха в комнате.
- Работа возможна только при наличии электроэнергии, для непрерывного функционирования нужен резервный источник питания – генератор.
При минус десяти градусах всё функционирует исправно, уличного тепла достаточно для поддержания комфортного климата внутри дома. Однако дальнейшее снижение температуры негативно сказывается на производительности насоса.
В регионах с суровыми зимами коттедж нуждается в дополнительном источнике тепла, таком как котел или камин.
Для обустройства воздушного обогрева Эти системы — оптимальный вариант. Небольшой расход электроэнергии, монтаж не требует особых усилий, а обслуживание простейшее. При этом их не стоит использовать для нагрева воды: понадобится дополнительный бойлер или подключение к городским сетям.
Тепловые насосы воздух-воздух подходят для обогрева деревянных и каркасных домов за счет малых теплопотерь таких построек, которых хватает воздушным теплонасосам.
Коренные отличия от кондиционера
Внешне тепловой насос, работающий на воздухе, напоминает обычный домашний кондиционер, но обладает собственными особенностями конструкции и техническими показателями.
Одно устройство служит главным источником тепла в течение всего года. Второе чаще всего применяется для охлаждения воздуха летом.
Основная функция теплонасоса – отопление, но некоторые модели могут и охлаждать воздух. В этом режиме работу эффективность такого устройства ниже, чем у кондиционера, и это редкий вариант его применения.
С другой стороны и многие инверторные кондиционеры Может нагревать воздух в помещениях, но потребляют значительно больше электроэнергии, чем тепловые насосы. У каждой системы есть своё назначение.
Применение технологии «воздух-воздух» главным образом означает переход на возобновляемые виды энергии.
Эти системы прибыльны экономически, несмотря на большие первоначальные расходы. Экономия на оплате отопления компенсирует все вложения.
Подбор и расчеты теплового насоса
Теплонасос воздуха-воздух продемонстрирует эффективность только при правильном выборе. Рассчитайте требуемую мощность, исходя из площади жилья. Затем сравните предложения различных производителей по стоимости.
Расчёты производятся с учётом коэффициента энергоэффективности СОР, который представляет собой отношение мощности теплоносителя к затраченной энергии.
В благоприятных условиях производительность может составлять 4–5 единиц, а у самых современных моделей – 7–8. Однако резкое снижение температуры до -15–20°С приводит к падению показателя до двух единиц.
При расчете воздушного отопления необходимо учесть:
- теплоизоляцию и инсоляцию помещений;
- площадь комнат;
- количество проживающих в коттедже;
- Климат места расположения дома.
Для типичного дома площадью десять квадратных метров хватает примерно 0,7 кВт мощности теплового насоса. Однако это усреднённые данные. При более высоких потолках (свыше 2,7 м) или недостаточно утеплённых стенах и окнах понадобится больше тепла.
В Асии и Европе много производителей тепловых насосов воздуха-воздуха.
Хорошие отзывы имеют системы от Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Carrier, Aertec, Panasonic и ToshibaПрактически все модели адаптированы к отечественным условиям эксплуатации и неплохо себя зарекомендовали.
Даже при скачках напряжения устройства не ломаются и работают исправно после восстановления подачи электричества.
Стоимость популярных воздушных тепловых насосов колеблется от девяноста до четырехсот пятидесяти тысяч рублей. Многое при этом определяется не только мощностью устройства, но и набором функций, а также страной производства.
Отдельные модели дополняют:
• фильтрами очистки и обеззараживания воздуха;
• резервными нагревателями;
• электрогенераторами;
• GSM-модулями для управления системой;
• ионизаторами и озонаторами.
Опыт демонстрирует, что при температуре ниже минус 15 градусов Цельсия в помещениях, где единственный источник тепла — тепловой воздушный насос, ощущается прохладно. Комфорта без дополнительного обогревателя в комнатах нет.
В южных областях, где такие заморозки нечасты, ТН достаточно эффективен и окупает затраты благодаря экономии энергии.
Самоделка из старого холодильника
Собрать самостоятельно тепловой насос воздуха-воздух из компрессоров и конденсаторов, не имея специальных знаний, сложно. Для маленькой комнаты или теплицы можно использовать старый холодильник.
В передней дверке холодильника нужно сделать два отверстия. Первое должно быть для подачи свежего воздуха из улицы в морозильную камеру, а второе — для выхода использованного воздуха наружу.
Внутренняя камера отнимает у него часть тепла во время прохождения.
Холодильную машину можно установить в стену с открытой дверью наружу и теплообменником внутри помещения. Однако нужно помнить, что мощность такого обогревателя ограничена, а расход электроэнергии значительный.
В комнате воздух нагревается за счет теплообменника, находящегося на задней части холодильника. Но такой тепловой насос функционирует лишь при температуре воздуха снаружи не ниже плюс пять градусов по Цельсию.
Данную технику следует использовать только внутри зданий.
Установка теплонасоса воздух-воздух очень проста. Нужно разместить наружный и внутренний блоки, а затем связать их трубопроводом с рабочей жидкостью.
Первую часть системы располагают снаружи здания: на фасаде, крыше или поблизости от него. Вторую часть устанавливают внутри дома — на потолке или стене.
Установите наружный блок на расстоянии нескольких метров от входной двери дома и подальше от окон, учитывая шум работы вентилятора.
Внутренний настраивается для равномерного распределения теплого потока по комнате.
Для отопления дома с несколькими комнатами на разных этажах с помощью теплового насоса воздух-воздух понадобится установка системы вентиляции с принудительной подачей воздуха.
В такой ситуации целесообразно доверить разработку проекта квалифицированному специалисту. Иначе мощность трансформаторной подстанции может оказаться недостаточной для всех помещений.
Электросчетчик и предохранительные устройства должны быть рассчитаны на максимальную нагрузку, которая возникает при работе теплового насоса.
Для такого обогревателя лучше провести отдельную линию питания от щитка.
Установка трубок для фреона требует особой тщательности. Мельчайшие частицы могут навредить компрессору.
Для этой работы необходимы навыки пайки меди. Заправку хладогена лучше всего доверить специалисту, чтобы исключить последующие проблемы с утечками.
В тексте приводится поэтапный алгоритм создания теплового насоса на базе бытового холодильника. этой статье.
Выводы и полезное видео по теме
Как функционирует тепловая сплит-система «воздух-воздух»?
Тепловой насос как источник тепла для двухэтажного дома.
Какой лучше: кондиционер-инвертор или тепловой насос?
Насосы типа «воздух-воздух» – эффективные, простые в уходе, использовании и недорогие приборы.
Сейчас предлагается множество отопительных систем, подходящих для любого дома. Необходимо только правильно определить необходимую мощность, чтобы система работала эффективно много лет.
Как считаете, насколько эффективны и оправданы в использовании тепловые насосы «воздух-воздух»? Поделитесь своим мнением, оставьте отзыв о работе агрегатов и задайте вопросы. Форма для комментариев находится ниже.