Термопомпа въздух-въздух: принцип на работа, проектиране, избор и изчисления

Искате ли да инсталирате конвекторно отопление във вашия дом, при което за отопление на охлаждащата течност се използва термопомпа въздух-въздух, което осигурява значителни икономии на разходи за отопление? Съгласете се, че получаването на пълноценно отопление в компания с практически безплатна топла вода е много примамливо начинание.

Но не знаете как да изградите такава система за алтернативно отопление на помещения и получаване на топла вода за битови нужди?

Ние ще ви помогнем да разрешите този проблем - статията обхваща принципа на работа и дизайна на помпата. Такава система ще трябва да харчи енергия само за работата на компресора, а основният обем топлина просто ще бъде взет от улицата от атмосферата, за което все още не сме поискали да плащаме пари.

Разгледани са също предимствата на внедряването му в системата и съществените недостатъци. Специално внимание се обръща на избора и изчисляването на помпата.

А за тези, които обичат да правят всичко със собствените си ръце, предлагаме сами да изградите такава помпа, като използвате наличните материали. За да ви помогнем, предоставяме снимкови материали и видео препоръки относно дизайна и работата на въздушна термопомпа.

Характеристики на термопомпа въздух-въздух

Всяка термопомпа принадлежи към оборудването от сферата алтернативна енергия. Той взема топлинната енергия на въздушните маси на улицата, от околното пространство на закрито, за да отоплява с нея жилищни и нежилищни обекти.

Не използва никакви горивни горива.

Външна термопомпа (TN) въздух-въздух е подобен на инверторен климатик, сплит система от външен и вътрешен блок.

И според принципа на работа, той по-скоро напомня на хладилник, само че действа „обратно“. Но за разлика от двете, тази термопомпа може както да охлажда, така и да загрява въздушните маси в къщата.

Термопомпата взема нискокачествена топлинна енергия от външната атмосфера и загрява с нея въздуха в помещението до комфортни температури

Принцип на действие и вътрешна структура

Работата на HP въздух-въздух се основава на просто физично явление от термодинамиката - когато течността се изпарява, тя охлажда повърхността, от която се разпръсква. Например пара над чаша горещ чай демонстрира същия ефект.

Обикновеният хладилник работи на този принцип. Вътре в него има тръби, през които циркулира хладилен агент под високо налягане. Той отнема топлина от вътрешността на фризера, като става малко по-топъл.

След това събраната топлина се освобождава във въздуха на помещението през топлообменник (решетката в задната част на хладилника).

През зимата термопомпата въздух-въздух загрява въздуха в помещението, а през лятото може да го охлажда

И за да може фреонът да се охлади до работни температури, той се компресира в компресор. Освен това по време на работния цикъл фреон вътре в системата компресор-кондензатор-изпарител постоянно преминава от газообразно в течно и обратно.

Въздушната термопомпа функционира по абсолютно същия начин. Само той отнема топлина от улицата, а не от затворен фризер. Дори ако навън е мразовито, в атмосферата все още има много топлинна енергия.

За да произвежда топлина, термопомпата се нуждае само от енергията, изразходвана за работата на компресора. Диаграмата показва подробно процеса на топлообмен

Термопомпата въздух-въздух се състои от следните елементи:

• компресор;
• изпарител с нагнетателен вентилатор;
• разширителен клапан;
• медни тръби за изпомпване на фреон между улицата и къщата;
• кондензатор с вентилатор, доставящ топъл въздух в помещението.

Първите три елемента съставляват външното тяло, а последният принадлежи към вътрешната част на термопомпата. Термоизолираните медни тръби са предназначени за непрекъснато движение на охлаждащата течност между тези модули на сплит системата.

Движението на фреона в термопомпата става в порочен кръг, в резултат на което той постоянно се свива и разширява

Алгоритъмът на работа на термопомпа въздух-въздух е както следва:

1. Външният въздух се засмуква във външното тяло от вентилатор и се нагнетява през ребрата на външния изпарител. Циркулиращият през топлообменника фреон абсорбира наличната в него топлинна енергия, като същевременно преминава в газообразно състояние.
2. След това газът влиза в кондензатора, където се компресира. И след това се изпомпва през медни тръби към вътрешното тяло.
3. В кондензатор, разположен в къщата, газът се превръща обратно в течност, пренасяйки топлината на вътрешния въздух.
4. След това излишното налягане се освобождава през разширителния вентил и течният фреон отново се изпраща към първичния изпарител.

Температурата на фреона, влизащ във външното тяло, винаги е по-ниска от температурата на околната среда. Поради това винаги отнема топлина от атмосферата.

Но нивото на "охлаждане" на охлаждащата течност в системата е постоянно и външната температура постоянно се колебае.Поради тази причина при тежки студове TN губи своята ефективност.

Цикълът на движение на охлаждащата течност на термопомпа въздух-въздух: 1. компресира се от компресор, 2. кондензира в топлообменника, отделяйки топлина, 3. навлиза във външния топлообменник под формата от течност, 4. изпарява се там, улавяйки топлинната енергия на външната среда по време на изпарението, 5. връща се отново в кондензатора

За да се увеличи мощността на термопомпата, повърхностите на кондензатора и изпарителя се правят възможно най-големи. А за непрекъсната работа през зимата, външният топлообменник е оборудван със собствена система за размразяване.

Плюсове и минуси на въздушна термопомпа

Всяка технически сложна система има своите предимства и недостатъци. Рекламните брошури са едно, но в действителност собствениците на термопомпи рискуват да се сблъскат с определени проблеми.

Устройствата за отопление/охлаждане въздух-въздух са полезни поради редица причини.

Основните предимства включват:

• Универсалност. Системите ви позволяват да отоплявате и охлаждате помещения в зависимост от предназначението на помещението, нуждите и климатичния сезон.
• Екологичност. Те позволяват напълно да се спре изгарянето на природен газ, въглища, дърва за огрев и др., които замърсяват околната среда с продукти от горенето.
• Лесен за монтаж. Сглобяването на система от фабрично произведени компоненти не е трудно. Можете сами да изградите термопомпа, като използвате наличните материали.
• Пожарна безопасност. Процесът на генериране на топлина не включва използването на гориво. Дори смущенията в работата на инсталацията няма да доведат до пожари.
• Икономичен. Те са привлекателни поради високия си коефициент на топлопреминаване при минимални разходи (за 1 kW консумирана електроенергия произвеждат 4–5 kW топлина). Освен това те се изплащат бързо.
• Достъпност. Цената на фабрично произведените системи позволява на почти всеки да закупи термопомпа. Самостоятелно направената инсталация ще бъде практически безплатна.
• Лекота на използване. Технически най-сложното устройство в системата е компресорът, чиято поддръжка е трудна за справяне. При типичното натоварване на термопомпите компресорите рядко се повредят преди времето, обещано от производителя.

Достатъчно е да организирате отопление в една стая инсталирайте сплит система, окачване на външен модул на фасадата и конвектор на вътрешната стена. За да отоплявате няколко стаи, ще трябва да инсталирате канали за разпределение на отопляем въздух.

За всеки киловат консумирана електроенергия термопомпата произвежда до пет киловата топлинна енергия

Цялото управление на термопомпата въздух-въздух се осъществява от вградена автоматизация. Няма да се налага да обръщате специално внимание на работата и конфигурацията на тази система. Ще трябва само редовно да почиствате въздушните филтри и да ги сменяте от време на време.

Сред отрицателните страни на термопомпите са:

• макар и незначителен, но все пак фонов шум;
• пряка зависимост на ефективността на системата от външната температура;
• увеличаване на консумацията на енергия, когато навън стане студено;
• прах, постоянно висящ във въздуха поради непрекъснатата работа на вентилатора и въздушната конвекция в помещението;
• зависимост от захранването (за непрекъсната работа ще е необходим генератор).

При външни температури до -10 ° C всичко работи перфектно, топлината, взета от улицата, е напълно достатъчна, за да създаде комфортни условия в къщата. Но при по-нататъшно охлаждане ефективността на режещата помпа намалява.

Ако вилата е построена в район със студен климат и силни студове през зимата, тогава не можете да правите без допълнителен котел или камина.

В топъл климат въздушната термопомпа се справя без проблеми с отоплителните задачи на частен дом, но при силни студове допълнителен източник на топлина няма да навреди

За подреждане на въздушно отопление Такива системи са идеални. Минимална консумация на енергия, усилия за инсталиране и проблеми с поддръжката. Но те не могат да затоплят вода. За да направите това, ще трябва допълнително да инсталирате котел или да се свържете с централизирани мрежи.

Термопомпите въздух-въздух са оптималният начин за отопление на сгради от дърво или SIP. Такива сгради имат ниски топлинни загуби, а мощността на въздушната термопомпа за отопление е изобилна.

През лятото може да се използва термопомпа въздух-въздух за загряване на водата в басейна

Основни разлики от климатика

Външно термопомпата въздух-въздух е подобна на битов климатик. Но има свои собствени отличителни дизайнерски характеристики и технически характеристики.

Първото устройство се използва като основен източник на отопление, работещ целогодишно. А вторият е по-предназначен за охлаждане на въздуха през летните жеги.

Основната функция на термопомпата е отоплението. Много модели обаче могат да охлаждат въздуха в помещенията. Но в този режим на работа те значително отстъпват на климатика по енергийна ефективност. Това е по-скоро краен случай на тяхното използване.

На външен вид климатикът и въздушният нагревател са сходни, но имат напълно различни цели и работни характеристики

От друга страна мн инверторни климатици може да затопли въздуха в помещенията. Но те консумират много повече електроенергия от термопомпите. Всяко устройство има свое предназначение.

Използването на HP въздух-въздух е преди всичко преход към възобновяеми енергийни източници.

Тези системи са рентабилни, въпреки голямата първоначална инвестиция на пари. Намаляването на сметките за отопление плаща всички първоначални разходи.

Избор и изчисления на термопомпа

Термопомпата въздух-въздух ще бъде ефективна само ако е избрана правилно. Необходимо е предварително да се изчисли мощността му в зависимост от квадратурата на къщата. И едва след това погледнете цените на различните производители.

Изчисленията използват коефициента на енергийна ефективност COP (съотношението на мощността на HP към изразходваната енергия).

При „оранжерийни условия“ често достига 4–5 бала, а най-модерните модели достигат 7–8. Когато обаче външната температура падне до -15–20°C, тази цифра пада рязко до само две.

Термопомпата произвежда оптимално отопление при външни температури от -10...+10 градуса по Целзий, така че отнема до ¾ от топлинната енергия от улицата

При изчисляване на отоплението на въздуха трябва да се вземат предвид:

• топлоизолация и изолация на помещения;
• площ на стаите;
• брой хора, живеещи в къщата;
• общи климатични условия на района, където се намира къщата.

За повечето домове са необходими около 0,7 kW мощност на термопомпата за всеки десет квадратни метра. Но всичко тук е доста произволно. Ако таваните са по-високи от 2,7 м или стените и прозорците са лошо изолирани, тогава ще е необходима повече топлина.

Има много производители на термопомпи въздух-въздух както в Азия, така и в Европа.

Системите имат добри отзиви от Daikin, Димплекс, Хитачи, Vaillant, Мицубиши, Fujitsu, Превозвач, Aertec, Panasonic И Toshiba. Почти всички техни модели са адаптирани към домашни условия на работа и са се доказали добре.

Дори и при скокове на напрежението, те не се счупват и продължават да работят правилно след включване на електричеството.

Цената на работещите въздушни термопомпи варира от 90 до 450 000 рубли. Тук много зависи не само от мощността на устройството, но и от допълнителната функционалност и страната на производство.

Избраните модели допълват:

• филтри за пречистване и дезинфекция на въздуха;
• резервни нагреватели;
• електрически генератори;
• GSM модули за управление на системата;
• йонизатори и озонатори.

Практиката показва, че при студове под -15 ° C помещенията, отоплявани само с термовъздушна помпа, стават хладни. А без допълнителен нагревател стаите откровено не миришат на комфорт.

Въпреки това, в южните райони, където такива студове са рядкост, HP е доста ефективен и повече от оправдава парите, изразходвани чрез спестяване на енергийни ресурси.

Домашно от стар хладилник

Доста трудно е да се сглоби термопомпа въздух-въздух от отделни компресори и кондензатори без специализирани инженерни познания. Но за малка стая или оранжерия можете да използвате стар хладилник.

Най-простата въздушна термопомпа може да бъде направена от хладилник чрез разширяване на въздуховод в него от улицата и окачване на вентилатора на задната решетка на топлообменника

За да направите това, трябва да направите две дупки на предната врата на хладилника. През първия уличният въздух ще влезе във фризера, а през втория по-нисък ще бъде изхвърлен обратно на улицата.

В същото време, по време на преминаването си през вътрешната камера, той ще отдаде част от наличната в него топлина на фреона.

Можете също така просто да вградите хладилната машина в стената с отворена врата навън и топлообменника отзад в стаята. Но трябва да се има предвид, че мощността на такъв нагревател ще бъде малка и консумира много електроенергия.

Въздухът в помещението се нагрява от топлообменник в задната част на хладилника. Такава термопомпа обаче може да работи само при външни температури не по-ниски от плюс пет по Целзий.

Тези домакински уреди са предназначени само за употреба на закрито.

В голяма вила системата за отопление на въздуха ще трябва да бъде допълнена с въздуховоди, които разпределят топъл въздух равномерно във всички стаи

Монтажът на термопомпа въздух-въздух е изключително лесен. Необходимо е да монтирате външните и вътрешните блокове и след това да ги свържете един към друг с верига с охлаждаща течност.

Първата част от системата се монтира на открито: директно на фасадата, покрива или до сградата. Вторият в къщата може да бъде поставен на тавана или стената.

Препоръчва се външното тяло да се монтира на няколко метра от входа на вилата и далеч от прозорците, не забравяйте за шума, произвеждан от вентилатора.

А вътрешният е инсталиран така, че потокът от топъл въздух от него да се разпространява равномерно в цялата стая.

Ако планирате да отоплявате къща с няколко стаи на различни етажи с помощта на термопомпа въздух-въздух, ще трябва да инсталирате система от канали за принудителна вентилация.

В този случай е по-добре да поръчате проекта от компетентен инженер, в противен случай мощността на нагревателя може да не е достатъчна за всички помещения.

Електромерът и защитното устройство трябва да могат да издържат на пиковите натоварвания, генерирани от термопомпата. При внезапно застудяване навън компресорът започва да харчи многократно повече електроенергия от обикновено.

Най-добре е да поставите отделна захранваща линия от разпределителното табло за такъв въздухонагревател.

Особено внимание трябва да се обърне на монтажа на фреонови тръби. Дори и най-малките стружки вътре могат да повредят компресорното оборудване.

Тук не можете да правите без умения за запояване на мед. По принцип зареждането с хладилен агент трябва да се повери на професионалист, за да се избегнат проблеми с изтичане на хладилен агент по-късно.

Инструкциите стъпка по стъпка за направата на термопомпа от хладилник са описани в тази статия.

Изводи и полезно видео по темата

Принцип на работа на термичната сплит система въздух-въздух:

Въздушна термопомпа в отоплителната система на двуетажна къща:

Инверторен климатик или въздушна термопомпа - кое е по-добро?

Термопомпите въздух-въздух са високоефективни устройства. Те са лесни за поддръжка, удобни за използване и икономични.

Сега има огромна гама от подобни системи в продажба, можете да изберете отоплителна инсталация за всеки дом. Просто трябва правилно да изчислите мощността му, тогава тя ще служи ефективно в продължение на много години.

Какво мислите за ефективността и осъществимостта на използването на термопомпи въздух-въздух? Споделете вашето мнение, оставете отзиви за използването на модулите и задавайте въпроси. Формата за коментари се намира по-долу.