Тепловой насос воздух-воздух

Достоинства и недостатки

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

Насос «воздух-воздух» имеет следующие преимущества:

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

К недостаткам относятся:

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

Система отопления с тепловым насосом

Предлагаемое отопление воздух воздух в быту может применяться для обогрева отдельно взятой комнаты или стать причиной переоборудования котельной для создания централизованной системы на основе теплонасоса. В последнем случае газовый или электрический котел становится резервным источником тепла, помогающим тепловому насосу справиться с отоплением в условиях значительного понижения температуры за окном.

Специалисты советуют применять ТН для локального оборудования, используя отопительную систему местного значения без обустройства громоздких агрегатов.

Тепловые насосы обеспечивают гибкую систему подачи тепла с регулировкой климата, причем даже поломка одного прибора не выведет из строя всю отопительную конструкцию.

Но локальная схема имеет и ряд недостатков:

Сложности с направлением потоков нагретого воздуха. Необходимо применять систему воздуховодов, что не всегда экономически выгодно.
Общая эффективность приборов ниже, чем при использовании одного более мощного котла отопления.
Установка многочисленных блоков портит внешний вид фасада и внутренний интерьер.
Есть ограничения по длительности технической трассы, которая связывает внешний и внутренний блоки. Особенность может помешать сооружению системы отопления для комнат внутри небольшого строения.

Что касается обустройства централизованной системы с основным агрегатом ТН воздух-воздух, то без прокладки воздуховодов не обойтись. Недостаток один – в монолитных стенах придется долбить дырки для крепления трубопровода.

Но преимуществ у схемы такого типа намного больше:

контроль за температурой во всем доме;
есть возможность поставить приборы очистки, ионизации;
контролирование притока и вытяжки воздуха позволяет снизить потери тепла, а при необходимости установить систему рекуперации;
обслуживание одного агрегата обходится дешевле.

Еще один плюс в том, что организация работы одного прибора в условиях экстремального понижения температуры отнимает меньше времени, средств. Например, если приходится дополнительно обогревать внешний блок при аномальных климатических воздействиях.

Комплектующие системы воздушного отопления

Для формирования конструкции мастеру потребуется оборудование для воздушного отопления, куда входит два блока (внешний, внутренний), соединенные контуром для циркуляции хладагента. Пригодится вентилятор для принудительного нагнетания потоков, воздушные каналы.

Вентилятор и воздуховоды требуются при создании централизованной системы, а для локального обогрева одной зоны достаточно установить оба блока системы, причем станция может монтироваться на крыше здания. Второй (внутренний блок) фиксируется в зоне, откуда тепловые потоки будут распространяться по комнате с максимальной эффективностью.

Области применения воздушной системы отопления

Прежде всего, отопление с применением теплового насоса популярно в производственных, офисных зданиях. В производственных условиях быстрый воздухообмен позволяет устранить вредные вещества, влагу, а в офисах требуется именно локальный обогрев, с чем ТН справляется без особого труда.

Использовать воздушное отопление в частных жилых домах, загородных особняках целесообразно в условиях периодически возникающих проблем с теплоносителями другого типа. Например, если учесть, что подведение природного газа к участку стоит до 10 500$, то приобретение агрегата обеспечивает пожизненную экономию уже с первого же дня применения. И это с учетом обустройства централизованного отопления, где электрический котел может играть роль вспомогательного (резервного) оборудования.

Особенности установки и эксплуатации

Иногда внутренний блок ставят именно так — чтобы прогревать нижнюю часть помещения, а теплый воздух потом сам будет подниматься наверх.

Это оборудование мало чем отличается от кондиционера, как и по принципу монтажных работ. Как и в случае с другими климатическими системами ТН может быть с одним внутренним блоком или с несколькими (мультизональным).

Как и в случае с кондиционером, тепловому насосу нужно проводить периодическую профилактику, желательно один раз в год – чистить или менять фильтра, проверять наличие и давление теплоносителя в системе, соответствие режимам работы.

Как работает тепловой насос воздух-воздух

В основе работы системы лежит тот же принцип, который применяется и в геотермальных насосных агрегатах. Главное отличие состоит в том, что тепло отбирается не из почвы или водной среды, а из внешнего воздушного пространства. При этом строение отапливается посредством нагрева воздуха внутри помещений.

Тепловой насос для отопления дома воздух-воздух имеет сравнительно простую конструкцию. Для его использования не нужно бурить скважины и прокладывать контур под землей. В конструкцию агрегата входят внутренний и внешний блоки. Наружная часть системы называется испарительной и монтируется так, чтобы примыкать к зданию с улицы.

Принцип работы агрегата достаточно прост. Внешний блок извлекает тепло из окружающих воздушных масс, которое затем разогревает хладагент. Тот начинает закипать и преобразовываться в газ. После этого компрессор выполняет сжатие субстанции, увеличивая ее температуру. Тепло направляется внутрь конденсатора, расположенного в здании. Схема работает перманентно и контролируется автоматикой. Процесс останавливается только тогда, когда системе удается обеспечить заданный температурный режим в помещении.

При возникновении вопросов по работе оборудования можно обратиться за разъяснением к работникам, монтирующим систему. Они подробнее расскажут, как работает тепловой насос, просветят насчет правил эксплуатации техники.

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.

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

Самоделка из старого холодильника

Из отдельных компрессоров и конденсаторов своими руками собрать тепловой насос воздух-воздух без специализированных инженерных познаний достаточно сложно. Но для небольшой комнаты или теплицы можно воспользоваться старым холодильником.

Простейший воздушный теплонасос можно смастерить из холодильника, протянув в него с улицы воздуховод и навесив вентилятор на заднюю решетку теплообменника

Для этого необходимо в передней дверке холодильника проделать два отверстия. Через первое в морозилку будет поступать уличный воздух, а по второму нижнему – выводиться обратно на улицу.

При этом за время прохождения по внутренней камере он будет отдавать часть имеющегося в нем тепла фреону.

Также можно холодильную машину попросту встроить в стену открытой дверью наружу, а теплообменником сзади – в помещение. Но при этом следует учитывать, что мощность такого обогревателя будет небольшой, а электроэнергии он потребляет немало.

Воздух в помещении нагревается от теплообменника сзади холодильника. Однако подобный тепловой насос способен работать только при наружных температурах не ниже плюс пяти по Цельсию.

Эта бытовая техника предназначена для эксплуатации исключительно в помещениях.

В большом коттедже систему воздушного отопления придется дополнять воздуховодами, распределяющими теплый воздух равномерно по всем помещениям

Монтаж теплонасоса воздух-воздух предельно прост. Необходимо установить внешний и внутренний блоки, а потом соединить их меж собой контуром с теплоносителем.

Первая часть системы устанавливается на улице: прямо на фасаде, кровле либо рядом со зданием. Вторую в доме можно разместить на потолке или стене.

Наружный блок рекомендуется монтировать в нескольких метрах от входа в коттедж и подальше от окон, не стоит забывать о производимом вентилятором шуме.

А внутренний устанавливается так, чтобы поток теплого воздуха из него равномерно распространялся по всей комнате.

Если тепловым насосом воздух-воздух планируется отапливать дом с несколькими комнатами на разных этажах, то придется обустраивать систему вентиляционных каналов с принудительным нагнетанием.

В этом случае лучше заказать проект у компетентного инженера, иначе мощности ТНа может не хватить на все помещения.

Электросчетчик и защитное устройство должны выдерживать пиковые нагрузки, создаваемые тепловым насосом. При резком похолодании за окном компрессор начинает потреблять электричества в разы больше, чем обычно.

Лучше всего для подобного воздушного обогревателя проложить отдельную линию снабжения от распределительного щитка.

Особое внимание следует уделить монтажу трубок для фреона. Даже малейшая стружка внутри может повредить компрессорное оборудование

Здесь без навыков пайки меди не обойтись. Заправку хладогена вообще стоит доверить профессионалу, чтобы избежать потом проблем с его утечками.

Монтаж теплового насоса воздух-воздух раздельного типа

Монтаж ТН такого типа похож на установку кондиционера по своему принципу. Нужно разместить наружный блок с испарителем на улице и внутренний – в помещении. Между собой они связаны медной трубкой с термоизоляцией, по которой проходит хладагент (фреон).

При выборе места стоит помнить, что чем дальше разнести блоки, тем больше потерь тепла будет. Спецы говорят, что между ними должно быть не более 5 метров трассы, но часто такое нельзя реализовать (см. фото). Особенно, если речь об обеспечении теплом большого дома. Трубки должны быть обязательно утеплены, причем не подручными средствами, а специальной теплоизоляцией, желательно с металлизированным покрытием.

Слишком большое расстояние и длина трубок — дополнительные потери тепла и снижение КПД.

Некоторые тепловые насосы имеют возможность подключить несколько внутренних блоков к одному наружному. В таком случае они должны иметь собственные пульты для регулировки температуры. По сути, это аналог мультизонального кондиционера.

Место установки наружного блока теплового насоса

Чтобы тепловой насос лучше функционировал, нужно правильно выбрать место для монтажа наружного блока. Его лучше установить с ветреной стороны, чтобы испаритель хорошо отбирал тепловую энергию.

Внешний блок воздушного теплового насоса нужно устанавливать на достаточном расстоянии от земли. Его не должно заносить снегом. Если установить его ниже 0,5 метра над землей, под ним будут образовываться снежные заносы. Чем выше расположен вешний блок, тем лучше его обдувает ветер.

Для защиты от осадков желательно поставить козырек над блоком. Избыток влаги осенью и весной могут приве6сти к обмерзанию ламелей радиатора испарителя. Это приведет к снижению COP (КПД) теплового насоса.

Монтаж медных трубок

Медные трубки нужно гнуть с помощью специальных трубогибов (см. фото). Они не универсальные, рассчитаны на разный диаметр труб. Так как плотность их стенок зависит от сечения, то и диаметр круга трубогиба зависит от диаметра трубки.

Профессиональный трубогиб для медных трубок.

Иногда с тепловым насосом поставляют медную трубу для монтажа. Иногда на ней есть резьба для соединения, а на патрубках теплонасоса – ответная резьба. Длина трубки редко подходит для нужд, ее надо либо нарастить, либо обрезать. В обоих случаях придется паять.

Есть два способа скрепить медь – спаять и сварить. Сварка более надежна, но хлопотна. Поэтому большинство монтажников прибегают к пайке, главное – чтобы расходный материал был качественным, иначе со временем будут происходить просечки. Фреон в состоянии газа легко выходит через любые отверстия. Поэтому даже микротрещины – большая проблема.

Запуск теплонасоса

При пуске теплонасоса нужно чтобы давление в магистрали было таким, как указал производитель. Чтобы его обеспечить используют манометрическую станцию, вентиль или аналогичный инструмент.

Если в трубках останется воздух, вместе с ним попадет и влага. Даже небольшого ее количества хватит, чтобы компрессор начал быстро изнашиваться. При работе ТН она кристаллизуется и кристаллы льда повреждают рабочие части оборудования. Поэтому перед закачкой фреона из магистрали нужно откачать воздух вакуумным насосом.

Важно
Если моноблок или наружный блок теплового насоса перевозили в горизонтальном состоянии, нельзя запускать его сразу после подключения. Он должен простоять в рабочем положении три и более часа, а лучше — день.. Холодильное масло должно стечь в нижнюю часть системы, чтобы предотвратить ее повреждение

Холодильное масло должно стечь в нижнюю часть системы, чтобы предотвратить ее повреждение.

Монтаж воздушного теплового насоса можно представить как такой алгоритм действий:

Выбор места для наружного и внутреннего блока;
Монтаж магистрали из медных трубок с термоизоляцией;
Спайка (сварка) трубок;
Закачка хладагента;
Контроль давления.

После того как все шаги сделаны, можно запускать тепловой насос. Что касается теплонасосов воздух-воздух, с ними редко бывают проблемы. Они просты в эксплуатации, а установить, подключить и запустить его сможет любой при наличии нужного инструмента.

Как видим, монтаж теплового насоса воздух-воздух раздельного типа намного сложнее чем установка моноблока. По существу этот процесс схож на установку кондиционера. Поэтому с ним не так тяжело справиться, имея соответствующие навыки. Но лучше не рисковать и воспользоваться помощью профессионалов.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Особенности тепловой системы воздух-вода

Тепловой насос, которому посвящена эта статья, в отличие от других модификаций подобного устройства (в частности, вода-вода и грунт-вода), обладает рядом достоинств:

экономит электричество;
для установки не потребуются масштабные земельные работы, бурение скважин, получение специальных разрешений;
если подключить систему к солнечным батареям, то можно обеспечить полную ее автономность.

Веское преимущество тепловой системы, извлекающей энергию ветра и передающей ее воде, заключается в стопроцентной экологической безопасности.

Перед тем, как приступать к конструированию насоса, необходимо выяснить, в каких случаях система проявляет себя максимально эффективно, а когда ее использование нецелесообразно.

Тепловая насосная система, извлекающая энергию из воздушной массы, может использоваться для подогрева всех видов теплоносителей, применяющихся на территории СНГ: воды, воздуха, пара

Специфика применения и работы

Тепловой насос продуктивно работает исключительно в температурном диапазоне от -5 до +7 градусов. При температуре воздуха от +7 система будет вырабатывать больше тепла, чем необходимо, а при показателе ниже -5 – недостаточно для обогрева. Это связано с тем, что концентрированный фреон, находящийся в конструкции, закипает при температуре -55 градусов.

Теоретически система может вырабатывать тепло и в 30-градусный мороз, но его будет недостаточно для обогрева, ведь теплопроизводительность напрямую зависит от разности температуры кипения хладагента и температуры воздуха.

Поэтому жителям Северных регионов, где холода наступают раньше, эта система не подойдет, а в домах Южных областей она сможет эффективно прослужить несколько холодных месяцев.

Если в помещении установлены стандартные батареи, то тепловой насос будет работать менее эффективно. Лучше всего устройство воздух-вода сочетается с конвекторами и иными радиаторами с большой площадью, а также с системами «теплый пол», «теплые стены» водного типа.

Также само помещение должно быть хорошо утеплено снаружи, обладать встроенными многокамерными окнами, обеспечивающими лучшую теплоизоляцию, чем обычные деревянные или пластиковые.

Тепловой насос лучше всего взаимодействует с водяной системой «теплый пол», не требующей нагрева теплоносителя свыше 40 – 45º С

Самодельный тепловой насос сможет эффективно обогревать дома площадью до 100 кв. м и гарантировано выдавать мощность в 5 кВт. Следует понимать, что фреон невозможно залить достаточно качественно в конструкцию, созданную в бытовых условиях, поэтому следует рассчитывать на температуру его кипения до -22 градусов.

Устройство домашней сборки идеально подойдет для снабжения теплом гаража, теплицы, подсобных помещений, небольшого частного бассейна и др. Система обычно используется в качестве дополнительного обогрева.

Электрокотел или иное традиционное оборудование для отопительного сезона потребуется в любом случае. Во время сильных морозов (-15-30 градусов) тепловой насос рекомендуется выключать, чтобы избежать растрат электроэнергии, ведь в этот период его эффективность составляет не больше 10%.

Тепловые насосы поставляют достаточное количество энергии для обогрева воды в крытых частных бассейнах (+)

Принцип действия системы

Рабочее вещество в конструкции – воздух. Через наружный блок, устанавливающийся на улице, кислород по трубам поступает в испаритель, где взаимодействует с хладагентом.

Фреон под действием температуры становится газообразным (поскольку закипает при -55 градусах) и в нагретом виде под давлением поступает в компрессор. Устройство сжимает газ, тем самым увеличивая его температуру.

Горячий фреон поступает в контур накопительного бака (конденсатора), где происходит отдача тепла воде, которую впоследствии можно использовать для организации отопления и ГСВ. В конденсаторе фреон лишается только части своего тепла, и все еще находится в газообразном состоянии.

Проходя через дроссель, хладагент распрыскивается, в результате чего его температура понижается. Фреон становится жидким и в таком виде переходит в испаритель. Цикл повторяется.

На рисунке схематически показана реализация принципа элементарного теплового насоса, разделенного компрессором и расширителем на два контура – высокого и низкого давления

Желающим самостоятельно соорудить тепловой насос из бросовых материалов и отслужившей техники, к примеру, из старого холодильника, поможет информация, изложенная в рекомендуемой нами статье.

Список источников