Желаете обустроить в доме конвекторное отопление, где для нагрева теплоносителя используется тепловой насос «воздух-воздух», обеспечивающий значительную экономию расходов на подогрев? Согласитесь, что получить полноценное отопление в компании с горячей водой практически бесплатно — весьма заманчивое культмероприятие.
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 уст-во насоса. Энергию такой системе придется тратить только на работу компрессора, а основной объем тепла будет хвататься просто с улицы из атмосферы, за что у нас пока денег не требуют.
Также рассмотрены преимущества его внедрения в систему и значительные недостатки. Отдельное внимание уделено подбору и расчету насоса.
А любителям все делать своими руками мы предлагаем сконструировать подобный насос самостоятельно, используя подручные материалы. В помощь приводим фотоматериалы и видеорекомендации по устройству и функционированию термического воздушного насоса.
Характеристика теплового насоса воздух-воздух
Любой теплонасос относится к оборудованию из сферы альтернативной энергетики. Он конфискует тепловую энергию воздушных масс на улице, из окружающего пространства в помещении, чтобы обогреть ею жилые и нежилые объекты.
При этом не употребляются какие-либо сгораемые виды топлива.
Внешне тепловой насос (ТН) воздух-воздух похож на инверторный кондиционер, сплит-систему из внешнего и внутридомового блока.
А по принципу действия он больше напоминает холодильник, только действует “наоборот”. Но в отличие от них обоих данный теплонасос способен как охлаждать, так и нагревать воздушные массы в доме.
Тепловой насос берет низкопотенциальную термическую энергию из атмосферы с улицы и нагревает ею комнатный воздух до комфортных температур
Принцип действия и внутреннее уст-во
В основе работы ТН воздух-воздух лежит нехитрое физическое явление термодинамики – жидкость при испарении охлаждает поверхность, с которой она рассевается. К примеру, пар над кружкой с горячим чаем демонстрирует тот же эффект.
На этом принципе работает и обычный холодильник. Внутри него размещены трубки, по которым циркулирует хладагент под высоким давлением. Он забирает тепло из внутреннего пространства морозильной камеры, немного нагреваясь при этом.
Потом собранное тепло отдается в воздух комнаты посредством теплообменника (решетки сзади бытового 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. При этом за цикл работы фреон внутри системы компрессор-конденсатор-испаритель постоянно переходит из газообразного состояния в жидкое и назад.
Воздушный тепловой насос функционирует абсолютно аналогично. Только тепло он берет с улицы, а не из закрытого морозильника. Даже если снаружи мороз, то в среде все равно есть немало тепловой энергии.
Для производства тепла тепловому насосу нужна только энергия, затрачиваемая на работу компрессора. На схеме тщательно изображен процесс переноса тепла
Состоит тепловой насос воздух-воздух из таких элементов:
Первые три элемента составляют наружный блок, а последний относится к внутренней части теплонасоса. Теплоизолированные трубки из меди предназначены для непрерывного перемещения теплоносителя меж этими модулями сплит-системы.
Движение фреона в тепловом насосе происходит по замкнутому кругу, в результате чего он повсевременно сжимается и расширяется
Алгоритм работы теплового насоса воздух-воздух выглядит следующим образом:
- Уличный воздух втягивается вентилятором в внешний блок и прогоняется сквозь ребра внешнего испарителя. Циркулирующий по теплообменнику фреон вбирает в себя имеющуюся в нем термическую энергию, переходя при этом в газообразное состояние.
- Далее газ попадает в конденсатор, где сжимается. А потом он перекачивается по медным трубам во внутренний блок.
- В расположенном в доме конденсаторе газ перебегает обратно в жидкость, передавая тепло внутрикомнатному воздуху.
- Затем излишнее давление стравливается посредством расширительного клапана, и водянистый фреон опять отправляется в первичный испаритель.
Значение температуры фреона, поступающего во внешний блок, постоянно ниже температуры окружающей среды. Поэтому он всегда забирает тепло из атмосферы.
Но уровень “охлаждения” теплоносителя в системе постоянен, а наружная температура повсевременно колеблется. По этой причине при сильных морозах ТН теряет свою эффективность.
Цикл движения теплоносителя термического насоса воздух-воздух: 1. он сжимается компрессором, 2. конденсируется в теплообменнике, при этом отдавая тепло, 3. в виде воды поступает в наружный теплообменник, 4. там испаряется, захватив при испарении тепловую энергию наружной среды, 5. опять возвращается в конденсатор
Чтобы увеличить мощность теплонасоса, поверхности конденсатора и испарителя делаются максимально немаленькими. А для бесперебойности работы в зимний период наружный теплообменник оснащается собственной системой оттаивания.
Плюсы и минусы воздушного теплонасоса
У каждой на техническом уровне сложной системы имеются свои достоинства и недостатки. Рекламные проспекты это одно, а в реальности владельцы термических насосов рискуют столкнуться с определенными проблемами.
Фото из Эксплуатировать тепловой насос воздух-воздух можно ежегодно. Зимой он поставляет нагретый воздух в обрабатываемые помещения, летом выпускает охлажденный воздушный поток На фоне иных тепловых насосов воздух-воздух привлекает простотой монтажа. Для его сооружения не нужна скважина или крупногабаритный коллектор, уложенный в землю или в водоем Система воздух-воздух впрямую поставляет обработанный воздух в помещение, поэтому внутренняя часть ее отличается компактностью и занимает минимум места Недочет этого типа теплового насоса заключается в невозможности подогревать воду. Они подходят только для воздушного отопления Внедрение насоса круглый годСистема воздух-воздух смонтирована рядом с домомВнутренний блок насоса воздух-воздухНаружный блок для разветвленной системы
Установки подогрева/охлаждения типа «воздух-воздух» выгодны, по ряду причин.
К числу основных плюсов относят:
Для организации отопления в одной комнате довольно установить сплит-систему, повесив на фасаде внешний модуль, а на внутренней стене – конвектор. Чтобы обогреть несколько помещений придется обустраивать каналы рассредотачивания нагретого воздуха.
На каждый киловатт потребленного электричества теплонасос выдает до пяти киловатт тепловой энергии
Все координирование тепловым насосом воздух-воздух осуществляется встроенной автоматикой. Особого внимания уделять работе и настройке данной системе не придется. Надо будет только регулярно чистить воздушные фильтры и иногда их менять.
Посреди отрицательных сторон теплонасосов можно упомянуть:
При температурах снаружи до -10°С все работает прекрасно, забираемого с улицы тепла вполне хватает для создания в доме комфортабельных условий. Но при дальнейшем похолодании эффективность насоса резка падает.
Если коттедж построен в местности с прохладным климатом и сильными морозами по зиме, то без дополнительного котла или камина не обойтись.
В теплом климате воздушный термический насос без проблем справляется с поставленными задачами по отоплению частного дома, но при сильных морозах дополнительный первоисточник тепла не помешает
Для обустройства воздушного обогрева такие системы подходят идеально. Минимум трат электроэнергии, усилий для спец монтажа и проблем с обслуживанием. Но ими нельзя нагреть воду. Для этого придется дополнительно ставить бойлер или подключаться к централизованным сетям.
Термические насосы воздух-воздух являются оптимальным способом обогрева зданий, построенных из дерева или СИП. У таких строений низкие теплоотдачи, мощностей воздушного теплонасоса для их отопления хватает с избытком.
В летний период тепловой насос воздух-воздух можно использовать для подогрева воды в бассейне
Коренные отличия от кондиционера
Внешне тепловой насос воздух-воздух схож с бытовым кондишеном. Но у него есть свои отличительные конструктивные особенности и технические характеристики.
Первое устройство используется в качестве основного источника подогрева, работающего круглогодично. А второе больше предназначено для охлаждения воздуха в летнюю жару.
Основная функция теплонасоса – это отопление. Но многие модели способны также охлаждать комнатный воздух. Но в этом режиме работы они существенно уступают кондишену по энергоэффективности. Это скорее крайний случай их использования.
По внешнему виду кондиционер и воздушный ТН схожи, но имеют совсем разное назначение и эксплуатационные характеристики
С другой стороны и многие инверторные кондиционеры могут нагревать воздух в помещениях. Но электричества они при этом употребляют гораздо больше тепловых насосов. У каждого устройства свое предназначение.
Использование ТН «воздух-воздух» – это в первую очередь переход на возобновляемые источники энергии.
Эти системы экономически прибыльны, несмотря на крупные первичные вложения денег. Сокращение платежей за отопление окупает все начальные затраты.
Подбор и расчеты термического насоса
Теплонасос воздух-воздух будет эффективен, только если его правильно подобрать. Необходимо заранее высчитать его мощность в зависимости от квадратуры дома. А уже потом смотреть какие у разных производителей цены.
При расчетах употребляется коэффициент энергоэффективности СОР (отношение мощности ТН к затраченной энергии).
При “тепличных условиях” он нередко достигает 4–5 пунктов, а самые современные модели до 7–8. Но при падении температуры на улице до -15–20°С этот показатель резко падает всего лишь до двойки.
Лучшую продуктивность по обогреву теплонасос выдает при температурах на улице -10…+10 градусов Цельсия, так он до ¾ тепловой энергии берет с улицы
При расчете воздушного отопления нужно учесть:
Для большинства домов на каждые 10 квадратных метров необходимо порядка 0,7 кВт мощности теплового насоса. Но все здесь достаточно условно. Если потолки выше 2,7 м или стенки и окна плохо утеплены, то тепла потребуется больше.
Производителей тепловых насосов воздух-воздух немало и в Азии и в Евро союзе.
Хорошие отзывы имеют системы от Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Carrier, Aertec, Panasonic и Toshiba. Фактически все их модели адаптированы к отечественным условиям эксплуатации и неплохо себя зарекомендовали.
Даже при перепадах напряжения они не ломаются, продолжая после включения электричества работать исправно.
Стоимость на ходовые воздушные теплонасосы варьируется в диапазоне от 90 до 450 тысяч рублей. Здесь многое зависит не только лишь от мощности агрегата, но и от дополнительного функционала и страны изготовления.
Отдельные модели дополняют:
• фильтрами очистки и обеззараживания воздуха;
• запасными нагревателями;
• электрогенераторами;
• GSM-модулями для управления системой;
• ионизаторами и озонаторами.
Практика показывает, что при морозах ниже -15 °С в обогреваемых только лишь тепловым воздушным насосом помещениях становится прохладно. И без дополнительного обогревателя комфортом в комнатах откровенно не пахнет.
Но в южных регионах, где подобные заморозки редки, ТН вполне эффективен и оправдывает потраченные деньги с лихвой за счет экономии энергоресурсов.
Самоделка из старенького холодильника
Из отдельных компрессоров и конденсаторов своими руками собрать тепловой насос воздух-воздух без специализированных инженерных знаний достаточно сложно. Но для небольшой комнаты или теплицы можно воспользоваться старым холодильником.
Простейший воздушный теплонасос можно смастерить из бытового холодильника, протянув в него с улицы воздуховод и навесив вентилятор на заднюю решетку теплообменника
Для этого необходимо в фронтальной дверке холодильника проделать два отверстия. Через первое в морозилку будет поступать уличный воздух, а по второму нижнему – выводиться назад на улицу.
При этом за время прохождения по внутренней камере он будет отдавать часть имеющегося в нем тепла фреону.
Также можно холодильную автомашину попросту встроить в стену открытой дверью наружу, а теплообменником сзади – в помещение. Но при этом следует считать, что мощность такого обогревателя будет небольшой, а электроэнергии он потребляет немало.
Воздух в помещении нагревается от теплообменника сзади бытового холодильника. Однако подобный тепловой насос способен работать только при наружных температурах не ниже плюс 5-ти по Цельсию.
Эта бытовая техника предназначена для эксплуатации исключительно в помещениях.
В большом коттедже систему воздушного отопления придется дополнять воздуховодами, распределяющими теплый воздух умеренно по всем помещениям
Монтаж теплонасоса воздух-воздух предельно прост. Необходимо установить внешний и внутренний блоки, а позже 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 расположить 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 умеренно распространялся по всей комнате.
Если тепловым насосом воздух-воздух планируется отапливать дом с несколькими комнатами на различных этажах, то придется обустраивать систему вентиляционных каналов с принудительным нагнетанием.
В этом случае лучше заказать спецпроект у компетентного инженера, иначе мощности ТНа может не хватить на все помещения.
Электросчетчик и защитное устройство должны выдерживать пиковые нагрузки, создаваемые термическим насосом. При резком похолодании за окном компрессор начинает потреблять электричества в разы больше, чем обычно.
Лучше вообще всего для подобного воздушного обогревателя проложить отдельную линию снабжения от распределительного щитка.
Особое внимание следует уделить спец монтажу трубок для фреона. Даже малейшая стружка внутри может повредить компрессорное оборудование.
Здесь без способностей пайки меди не обойтись. Заправку хладогена вообще стоит доверить профессионалу, чтобы избежать позже проблем с его утечками.
Пошаговая инструкция по изготовлению теплового насоса из холодильника описана в этой статье.
Выводы и полезное Video по теме
Принцип работы тепловой сплит-системы «воздух-воздух»:
Воздушный тепловой насос в системе отопления двуэтажного дома:
Кондиционер-инвертор или тепловой воздушный насос — что лучше?
Тепловые насосы, работающие по принципу «воздух-воздух», являются высокоэффективными устройствами. Они обычны в обслуживании, удобны в эксплуатации и экономичны.
В продаже сейчас огромный ассортимент подобных систем, для любого дома можно подобрать отопительную установку. Нужно лишь грамотно рассчитать ее мощность, тогда она эффективно прослужит долгие годы.
А что вы думаете по поводу эффективности и необходимости использования тепловых насосов «воздух-воздух»? Делитесь своим мнением, оставляете отзывы об использовании агрегатов и задавайте вопросы. Форма для комментариев размещена ниже.
