Тепло из воздуха тепловой насос воздух вода. Тепловой насос воздух-вода для отопления дома — это стоит знать

26.08.2023

Научившись качать из недр земли газ и сжигать его, человечество получило две серьезные проблемы. Глобальное потепление и отравление среды обитания – слишком высокая цена комфорта. К тому же сырьевое топливо – ресурс ограниченный, запасы которого быстро истощаются. Эти факторы вызвали активный интерес к тепловым насосам – установкам, добывающим чистую энергию из земли, воды и воздуха. Без прожорливых котельных и вредных выбросов они обеспечивают жилище теплом и горячей водой.

На Западе тепловой насос для отопления дома стал таким же привычным, как кондиционер или стиральная машина. У нас этот агрегат пока еще не знаком большинству владельцев частных усадеб и дач. Познакомиться с принципом его работы, существующими разновидностями, достоинствами и недостатками вам поможет эта статья.

Как работает тепловой насос?

Самый простой пример, доступно поясняющий принцип действия тепловых насосов, – бытовой холодильник. Все мы знаем, что в его морозильной камере происходит охлаждение продуктов за счет циркуляции хладагента. Забирая внутреннее тепло, холодильник выбрасывает его наружу. Поэтому в морозильном отделении царит холод, а задняя решетка у аппарата всегда горячая.

Принцип работы теплового насоса зеркально противоположный. Забирая тепло из окружающей среды, он переносит его в дом. Образно говоря, «морозильная камера» у этого устройства находится на улице, а горячая решетка – в доме.

В зависимости от вида источника внешнего тепла и среды, собирающей энергию, тепловые насосы делятся на четыре типа:

Грунт-вода.
Вода-вода.
Воздух-вода.
Воздух-воздух.

Установки первого типа добывают тепло из земли с помощью трубчатых коллекторов или зондов. Во внешнем контуре такого насоса циркулирует незамерзающая жидкость, переносящая тепло в испарительный бак. Здесь происходит передача тепловой энергии фреону, который движется в замкнутом контуре между компрессором и дроссельным клапаном. Нагретый хладагент поступает в бак-конденсатор, где отдает полученное тепло воде, направляемой в систему отопления. Цикл теплообмена повторяется до тех пор, пока установка подключена к электросети.

Схема работы теплового насоса

Принцип работы водяного теплонасоса ничем не отличается от грунтового. Разница заключается лишь в том, что энергию ему дает вода, а не грунт.

Воздушный тепловой насос не нуждается в крупногабаритном внешнем коллекторе для сбора тепла. Он просто прокачивает через себя уличный воздух, извлекая из него драгоценные калории. Вторичный теплообмен в этом случае происходит через воду (теплые полы) или через воздух (воздушная система обогрева).

Оценивая экономическую сторону вопроса, следует отметить, что наибольших финансовых вложений требует установка «грунт-вода». Для монтажа ее теплоприемных зондов приходится бурить глубокие скважины или же вынимать грунт на большой площади для укладки коллектрора.

Грунтовый тепловой насос не может работать без внешней системы труб или глубоких скважин с теплоприемными зондами

На втором месте стоит водяной тепловой насос, сдаваемый заказчику под ключ. Для его работы не требуется копка земли и бурение скважин. Достаточно погрузить в водоем достаточное количество гибких труб, по которым будет циркулировать теплоноситель.

Дешевле всего обходятся агрегаты «воздух-воздух» и «воздух-вода», поскольку они не нуждаются в установке внешних приемников тепловой энергии.

Особенностью монтажа большинства теплонасосных систем является их подключение не к радиаторам отопления, а к теплому полу. Это объясняется тем, что максимальный нагрев воды у них производится до температуры +45С, оптимальной для теплого пола, но недостаточной для нормальной работы радиатора.

Выгодной для владельца особенностью работы данной установки является возможность реверсного режима — перевод в жаркий период года на охлаждение помещений. В этом случае избыточное тепло поглощается трубопроводом теплого пола и отводится насосом в грунт, воду или воздух.

Упрощенная структурная схема грунтовой теплонасосной установки выглядит так:

Кроме теплового насоса, грунтового контура и теплого пола здесь мы видим два циркуляционных насоса, запорные вентили горячей воды и отопления, а также бак, аккумулирующий горячую воду для бытового использования.

Характеристики тепловых насосов

Главный показатель, по которому оценивают эффективность работы теплового насоса — коэффициент преобразования тепла, сокращенно именуемый КПТ (в английской аббревиатуре СОР). К привычному для нас КПД — коэффициенту полезного действия он отношения не имеет. КПТ (СОР) показывает, сколько киловатт энергии перекачивает насос на один киловатт полученной им электроэнергии. В зависимости от условий работы КПТ теплонасоса может составлять от 3 до 5, что без лишних дискуссий подтверждает экономическую выгоду его использования.

Наиболее стабильные показатели эффективности демонстрируют грунтовые и водяные установки, поскольку температура воды и грунта не опускается ниже нуля градусов. Агрегаты, собирающие тепло из воздуха зависят от его температуры. При минусовых отметках термометра их производительность снижается в среднем на 40-50%.

Второй рабочий параметр – мощность в киловаттах. Его подбирают, исходя из величины теплопотерь здания.

Расчет отопления дома с тепловым насосом

Для нормальной работы теплоперекачивающей установки необходима качественная теплоизоляция здания. Поэтому перед покупкой теплового насоса необходимо утеплить стены, пол и потолки, после чего выполнить расчет тепловых потерь (Q).

Упрощенная формула подсчета количества тепла (Вт), уходящего из дома через ограждающие конструкции (стены, окна, пол, потолок) выглядит так:

Q = S х (разница температур воздуха в помещении и на улице)/ Rт.

S –площадь ограждающей конструкции в м2;

Rт – тепловое сопротивление материала ограждающей конструкции (берут из таблиц СНиП по строительной теплотехнике).

Поочередно подсчитав теплопотери стен, окон, пола и потолка их суммируют и получают количество киловатт, теряемых домом за 1 час в самый холодный период года. Мощность теплонасоса должна быть не меньше суммарной величины теплопотерь. Если кроме отопления установка будет греть воду для бытовых нужд, то ее мощность увеличивают на 20%.

Выбирая теплонасос «воздух-воздух» или «воздух-вода» следует ориентироваться на тепловую мощность, которую он развивает в области низких температур, поскольку она значительно ниже мощности при работе в теплый период года.

В качестве примера приведем параметры воздушно-водяной установки NIBE FIGHER F2300-14. Работая в температурном диапазоне от +7 до + 45С, она выдает около 18 кВт, а при температуре воздуха -15С всего 10,7 кВт.

Известные бренды и ориентировочные цены

Рынок теплонасосного оборудования в России сформирован. Лидирующие позиции здесь занимают зарубежные компании, такие как: Nibe (Швеция), Mitsubishi Electric (Япония), Danfoss (Дания), Vaillant (Германия), Viessmann (Германия), Mammoth (США) и другие. Не уступает по соотношению «цена-качество» именитым брендам продукция российского производства (торговые марки Henk и SunDue).

Ориентировочная цена (на 2016 год) импортного теплового насоса «грунт-вода» мощностью 10 кВт, рассчитанного на обогрев дома площадью 100 м2 (без монтажа) составляет 500 000 рублей. За работы по бурению скважин, монтажу труб и пусконаладку придется доплатить в среднем от 80 000 руб не включая дополнительные материалы.

Отечественная техника дешевле. Цена аналогичного по параметрам российского теплонасоса около 360 000 рублей. Его покупка с монтажом под ключ будет стоить около 430 000 рублей. Ориентировочная цена 10 киловаттного теплонасоса «воздух-вода» от 270 000 руб. Средняя стоимость данного агрегата с установкой под ключ составляет 320 000 рублей.

Тепловой насос системы воздух-вода является одним из видов современных источников отопления и горячего водоснабжения жилищ. Пик развития альтернативных источников теплоснабжения домов приходится на сегодняшний день. Поэтому тепловые насосы системы воздух-вода наряду с аналогичными агрегатами пользуются все возрастающей популярностью, однако их применение сопровождается своими особенностями.

Конструкция теплового насоса системы воздух вода представляет собой два блока, наружный и внутренний. Наружный блок очень похож на тот же у инверторного кондиционера. С его помощью происходит принудительное нагнетание воздуха, служащего для насоса основным источником тепловой энергии. Нагнетание воздуха происходит во внешний теплообменник насоса, где он контактирует с хладагентом, циркулирующим по системе трубок. За счет того, что температура хладагента существенно ниже температуры окружающей среды, от воздуха к нему происходит передача тепловой энергии.

В результате данного теплообмена хладагент переходит в газообразное состояние. Образовавшийся газ поступает в компрессорный блок, где сжимается, приобретая еще более высокую температуру. После этого хладагент попадает в конденсатор, который является составляющей внутреннего блока теплового насоса, где происходит его преобразование обратно в жидкость. Данный процесс сопровождается нагревательным эффектом. Далее жидкий хладагент отправляется обратно в наружный блок насоса, а повышенное давление, полученное в компрессоре, стравливаетсяиз системы через предназначенный для этого клапан.

Основную часть внутреннего блока теплового насоса представляет водяной бойлер. Его объем определяется из расчета порядка 100 литров на 100 квадратных метров помещения.Он выполняет две основные функции: аккумуляция полученного из окружающей среды тепла, а также осуществление горячего теплоснабжения дома. От данного бойлера отходит разветвленная система отопительных контуров, цель которой перекрыть потребность всех помещений в теплоснабжении. Так в самых общих чертах выглядит принцип работы теплового насоса системы воздух-вода.

Агрегаты, занимающие нишу тепловых насосов воздух-вода, представлены на рынке большим разнообразием моделей. Представители, обладающие разным функционалом, могут разительно отличаться по цене. Поэтому, зная свои потребности, лучше всего подбирать агрегат максимально близко их удовлетворяющий и не превосходящий в значительной мере.

Самые продвинутые модели предполагают использование для управления ими различного высокотехнологичного оборудования. В частности, для регулировки рабочих циклов агрегата могут быть использованы термостаты, Wi-Fi модули, позволяющие осуществлять контроль над агрегатом даже со смартфона и различные программаторы. Если в этом нет необходимости, и вполне устроит управление максимально приближенное к ручному, то нет смысла переплачивать.

Далеко не все модели тепловых насосов системы воздух-вода предполагают наличие функции горячего водоснабжения, кроме отопления. Наличие и отсутствие данного функционала также значительно влияет на конечную стоимость насоса.

Эффективность разных агрегатов также неодинакова. Основная масса моделей может действенно обогревать помещение при температуре окружающей среды не меньше 15 градусов по Цельсию ниже ноля. Однако некоторые производители производят насосы, эффективно забирающие тепловую энергию из воздуха, температура которого может опускаться вплоть до 32 градусов по Цельсию ниже ноля.

Таким образом, на окончательный выбор насоса будут влиять потребности конкретного потребителя и условия эксплуатации насоса.

Определение необходимой мощности

При определении необходимой мощности агрегата, прежде всего, нужно исходить из принципа перекрытия тепловым насосом всех потребностей в теплоснабжении и нивелирования тепловых потерь дома.

Необходимая мощность зависит также и от типа теплового насоса. Если тепловой насоссистемы воздух-вода используется как для отопления, так и для горячего водоснабжения, то и расчет мощности нужно производить для каждой из этих целей в отдельности. После этого определяется совокупная мощность агрегата.

Для расчета мощности теплового насоса, необходимой для обеспечения горячего водоснабжения нужно знать несколько переменных:

Первая – это разница температур между водой, поступающей в систему и той, которая получается на выходе. Как правило, требуемая температура горячей воды колеблется на уровне 60 градусов по Цельсию.
Вторая – объем воды, используемой в рассматриваемый период. Как правило, берется в отдельности светлое и темное время суток, так как температура в эти периоды отличается.
Третий – коэффициент полезного действия насоса. Этот показатель отражает отношение вырабатываемой агрегатом тепловой энергии к затраченной электрической энергии.

Для расчета мощности теплового насосасистемы воздух-вода,необходимой для горячего водоснабжения, нужно разницу температур воды умножить на частное объема ее потребления и КПД насоса, а затем результат умножить на коэффициент 1,16.

Формула с использованием условных обозначений выглядит следующим образом:

ДельтаT x V/K*1,6

Если при расчете использовать в качестве единицы измерения для воды тонны, то результат получится в киловаттах, если литры, то, соответственно, в ваттах.
При расчете мощности насоса, необходимой для отопления помещения, большую роль играют его тепловые потери. Количество переменных, которые необходимо учитывать при расчете тепловых потерь достаточно велико. Поэтому для их расчета целесообразней будет использовать специальные онлайн калькуляторы. Найти их, введя соответствующий запрос, достаточно просто.

Данные калькуляторы учитывают высоту потолков, материалы, из которых выполнены стены, потолок, пол и двери, размеры проемов и многие другие факторы. Для дальнейшего расчета требуемоймощности теплового насосасистемы воздух-вода полученную в калькуляторе величину умножают на площадь здания в метрах. Нормальный показатель тепловых потерь для теплоизолированного помещения равняется примерно 0,05 киловатт на метр квадратный.

Для определения совокупной мощности теплового насоса, полученные показатели складываются. Однако для надежности следует выбирать агрегат на 10-15% мощнее полученного результата. Это связано с тем, что иногда производители завышают показатели эффективности своих насосов. Кроме того, данный расчет не учитывает затраты энергии на поддержание необходимой температуры воды в бойлере в тот момент, когда она не расходуется и остывает.

Особенности установки и эксплуатации

Конструкция тепловых насосов системы воздух-вода предполагает проведение довольно трудоемких и требующих высокой квалификации работ. Браться за их самостоятельное проведение стоит только в случае наличия опыта в данной сфере.

Выделяют ряд особенностей, с учетом которых должен проводиться монтажданного агрегата:

Размещение внутреннего блока производится не в жилой комнате, а в специально предназначенном для этого техническом помещении.
При установке внешнего блока предполагается сооружение конструкции, которая будет защищать его от негативных воздействий внешней среды (как правило, атмосферных осадков).
Установка внешнего блока теплового насоса системы воздух вода производится вблизи от дома на металлический каркас.
Наиболее эффективным в плане нагрева помещения будет создание разветвленного отопительного контура под поверхностью напольного покрытия, вместо монтажа радиаторов отопления.

Кроме монтажа, ряд характерных особенностей имеет и эксплуатация данных систем.

Несмотря на высокую автономность, эти тепловые насосы требуют периодического проведения мероприятий по их обслуживанию:

Замена очистительных фильтров для воды;
Чистка внешнего блока насоса, в особенности теплообменной системы;
Мониторинг состояния электропроводки;
Осмотр труб и шлангов для воды и хладагента на предмет протечек;
Смазка ходовой части вентилятора системы нагнетания воздуха;

Соблюдение этих несложных правил позволит продлить срок службы теплового насоса и сэкономить на восстановительных работах.

Выгода от использования

Основное направление деятельности при создании альтернативных источников отопления – это получение необходимой эффективности агрегата при минимальных затратах средств. В этом плане тепловой насос воздух-вода показывает себя наилучшим образом.

Показатель эффективности таких конструкций (СОР, он же КПД) красноречиво говорит об их рентабельности. Среднее значение данного показателя составляет порядка 4 единиц. Это значит, что количество вырабатываемой насосом тепловой энергии вчетверо превышает количество затраченной электроэнергии. В зависимости от модели, тепловые насосысистемы воздух-вода от 1/2 до 4/5тепла получают из внешней среды. Она является неиссякаемым и бесплатным источником энергии для отопления дома.

Однако не все так радужно. Главным минусом такого способа отопления является его прямая зависимость от температуры окружающего воздуха. Существуют определенные нижние границы температур, при опускании ниже которых эффективность теплового насоса резко падает. Но это компенсируется выбором соответствующей модели. Некоторые из них эффективно работают при морозах вплоть до 32 градусов.

Кроме этого, от экстремальных морозов можно застраховаться, установив резервный источник отопления.Он не будет зависеть от температуры наружного воздуха и будет использоваться только в крайних случаях.

Развитие прикладной науки позволяет из года в год повышать качество жизни. Внедрение современных и более эффективных технологий делает ее проще и приятней. К одному из таких явлений прогресса можно отнести и появление тепловых насосов воздух-вода, которые при верных расчетах с легкостью удовлетворят потребности практически любого частного дома в отоплении и горячем водоснабжении.

Основными элементами геотермальных систем отопления являются тепловые насосы, главные составляющие которых – испаритель, конденсатор, компрессор, терморегулятор и хладагент, циркулирующий по замкнутой системе.

Правильное объединение представленных элементов в единую систему, дает возможность выделять из окружающей среды (грунт, воздух или вода) низкопотенциальное тепло, с последующим превращением его в высокопотенциальное, необходимое для работы систем отопления и обеспечения горячей водой.

Принцип работы любого теплового насоса имеет близкое сходство с работающим холодильником с той лишь разницей, что в холодильнике происходит отбор тепла с последующим его вытеснением на радиатор, тогда как тепловой насос отбирает тепло из окружающей среды и передает его отопительной системе.

Происходит это следующим образом:

Осуществляется подача хладагента в испаритель, здесь испарение достигается путем резкого уменьшения давления
При испарении к хладагенту переходит тепло стенок испарителя, поступающее из окружающей среды, затем хладагент, превращаясь в газ, поступает в компрессор
Хладагент, находящийся в газообразном состоянии, после поступления в компрессор подвергается воздействию высокого давления. В результате этого обеспечивается нагрев хладагента до 120-125°С и дальнейшее перемещение в конденсатор, где происходит передача тепла теплоносителю. После «отдачи» тепла хладагент вновь переходит в жидкое состояние, и цикл повторяется до достижения заданной температуры
Работа теплового насоса контролируется терморегулятором, размыкающим и замыкающим цепь, отвечающую за пуск или остановку компрессора

Принцип работы геотермального отопления

Суть работы геотермального отопления сводится к тому, что происходит отбор низкопотенциального тепла из окружающей среды, его превращение в высокопотенциальное тепло с последующей подачей в дом.

Для обеспечения работы теплового насоса требуется электроэнергия, правда, ее затраты в 3-4 раза ниже, чем получаемая тепловая энергия. КПД теплового насоса является максимальным и превосходит любые котлы отопления. Очевидна и эффективность его использования, проявляющаяся в значительной экономии денежных средств.

Правда, нужно учесть, что стоимость устройства геотермальной системы отопления является весьма высокой, а окупаемость наступает не ранее, чем через 15-20 лет эксплуатации.

Тепловые насосы можно классифицировать по нескольким типам, основными из которых является вид источника, который «отдает» низкопотенциальное тепло. По такому критерию тепловые насосы можно разделить на:

Грунтовые;
Воздушные;
Водяные;
Комбинированные.

Наиболее эффективными и стабильными считаются тепловые насосы, контур которых расположен в грунте. Однако это значительно удорожает проведение работ, выполнение которых невозможно без использования спецтехники.

Воздух-воздух

Суть работы тепловых насосов, работающих от воздушного источника, сходна с работой геотермальных насосов. Отличие состоит только лишь в том, что в качестве источника тепла выступает не грунт, а воздух. Подобные насосы можно подразделить на два типа систем – воздух-вода и воздух-воздух.

Тип системы определяется средой, используемой для распространения тепла в здании – вода либо воздух. Основным достоинством «воздушных» тепловых насосов, в сравнении с геотермальными, является куда меньшая их стоимость.

Это обусловлено отсутствием необходимости проведения сложных монтажных работ по установке подземного контура.
Тепловой насос, который работает по системе воздух-воздух, предназначается только для нагрева воздуха внутри помещения. Тепло извлекается из воздуха, который находится снаружи посредством испарительного блока, установленного на стене здания.

Далее тепло переправляется в конденсатор, который помещается уже внутри помещения. Здесь тепло передается внутреннему воздуху, который после подогрева возвращается обратно в помещение. В случае необходимости отопления больших площадей используются различные системы распределения воздушных потоков.

Тепловые насосы типа воздух-воздух предназначены только для отопления. К достоинствам можно отнести высокую производительность и уровень теплоотдачи.

Основным недостатком является значительные колебания в производительности, зависящие от температуры наружных воздушных масс. В этом отношении геотермальные тепловые насосы являются гораздо более стабильными, так как температура грунта в месте укладки контура является практически неизменной.

Несмотря на нестабильную производительность, тепловые насосы системы воздух-воздух являются весьма популярными благодаря своим экологическим и эксплуатационным показателям.

Вода-вода

Конструкция тепловых насосов, работающих по принципу вода-вода, имеет близкое сходство с геотермальными насосами. Разница состоит лишь в том, что в качестве источника выступает не грунт, а вода (естественные и искусственные водоемы, грунтовые и сбросные воды).

Высокая среднегодовая эффективность объясняется высокой температурой теплоносителя в зимнее время. При устройстве теплообменника в виде спирали можно значительно снизить площадь установки. Как и любое отопительное оборудования тепловым насосам вода-вода присущи свои достоинства и недостатки.

Отрицательные стороны:

Высокая стоимость теплового насоса;
Невозможность эффективного использования при значительном удалении от источника тепла;
Конкретные требования к возможностям подающего источника.

Перечисленные недостатки полностью перекрываются следующими достоинствами:

Минимальная площадь для установки контура;
Нет необходимости использовать спецоборудование;
Высокий уровень КПД;
Возможность организации не только отопления, но и горячего водоснабжения и пассивного охлаждения;
Бесперебойная работа;
Длительный срок эксплуатации;
Простота техобслуживания;
Минимальный расход электричества в пересчете на производительность.

Воздух-вода

По принципу работы тепловой насос воздух-вода сходен с эксплуатацией бытового кондиционера с той лишь разницей, что в результате их работы охлаждается не воздух, а теплоноситель (чаще всего это вода).

Тепловые насосы воздух-вода, в отличие от насосов системы воздух-воздух, способны организовать не только отопление, а также и горячее водоснабжение.

Единственный их недостаток состоит в том, что высокая производительность возможна только тогда, когда температура не опускается ниже -15°С. Поэтому стабильная работа тепловых насосов воздух-воздух, воздух-вода и высокая их производительность достижима только в соответствующих климатических условиях.

В настоящее время широкое распространение начинают получать альтернативные варианты агрегатов, которые могут обеспечить отопление частного дома.

Тепловой воздушный насос системы воздух-вода таких производителей, как Mitsubishi, Nibe или Gree можно установить своими руками. Несмотря на откровенно высокую стоимость таких агрегатов системы типа воздух-вода марок Mitsubishi, Nibe или Gree, имеют, в большинстве своем, положительные отзывы.

Это обусловлено тем, что характеристики таких устройств как тепловой воздушный насос системы типа воздух-вода, от таких фирм как Mitsubishi, Nibe или Gree, позволяют значительно снизить затраты связанные с отоплением.

1 Какое устройство тепловых насосов типа воздух-вода?

Следует отметить, что степень эффективности системы типа воздух-вода, сделанных своими руками и использующих воду из бассейна, несколько ниже, чем у устройств типа воздух-вода торговых марок Mitsubishi, Nibe или Gree.

Это связанно с тем, что принцип работы теплового насоса системы воздух-вода, который работает, используя воду из бассейна, и собран своими руками, зависит от времени года.

Такой насос работает с поправкой на низкотемпературный режим в холодное время года не очень эффективно. Исходя из этого, мощность теплового насоса типа воздух-вода, созданного своими руками и берущего воду из бассейна зимой при низкой температуре, значительно снижается.

Однако, для проведения монтажа своими руками теплового насоса воздух-вода марок Mitsubishi, Nibe или Gree, не нужно рассчитывать точную глубину скважины и производить точнейшие расчетные работы.

Также, при монтаже насоса Mitsubishi, Nibe и Gree нет необходимости в том, чтобы рассчитать объем работы, связанной с выемкой грунта, которая может производиться около бассейна.

Для того чтобы установить своими руками насос Mitsubishi, Nibe или Gree системы воздух-вода и рассчитать его эффективность, достаточно произвести выбор нужного оборудования и выбрать подходящее место, например, на крыше или поблизости от бассейна.

Таким образом, воздушный тепловой насос Mitsubishi, Nibe или Gree вполне можно установить своими руками возле бассейна, не выполняя при этом большого количества всевозможных масштабных работ по подготовке.

А еще весомым преимуществом теплового насоса Mitsubishi, Nibe или Gree является принцип работы, при котором полученное тепло может быть повторно использовано для работы системы.

В этом случае низкотемпературный режим не будет выступать значительной помехой. Об этом свидетельствуют многочисленные отзывы пользователей.

Принцип работы теплового насоса позволяет применять тепло, которое покидает помещение, вместе с уже отработанным воздухом или водой из бассейна.

Однако для того, чтобы в некоторой мере провести компенсацию недостатка мощности в , расположенных возле бассейна, необходимо предусматривать различные варианты применения альтернативных систем отопления.

Принцип функционирования теплового насоса, находящегося поблизости от бассейна, основан на том, что некоторое количество тепловой энергии содержит в себе практически любая среда, в том случае, когда ее температура выше +1 градуса по Цельсию.

Воздушный тепловой насос основан на принципе передаче тепла от источника, обладающего низким потенциалом тепловой энергии, к получателю тепла, который обладает более высокой температурой.

Практически, воздушный тепловой насос, работает благодаря тому, что теплоноситель попадает в трубопроводную магистраль, которая зарыта в грунте. В результате этого производится нагревание теплоносителя.

Воздушный тепловой насос устроен таким образом, что циркулирующий в нем теплоноситель после попадания в испаритель или теплообменник осуществляет передачу всей накопленной энергии тепла на внутренний контур.

Воздушный тепловой насос снабжен хладагентом, который циркулирует по путям внешнего контура и при нагреве в испарителе трансформируется в газообразное или парообразное состояние.

В представленных насосах теплового типа происходит попадание газообразного хладагента в полость компрессора, где он подвергается сжатию из-за интенсивного воздействия высокого давления.

В результате этого наблюдается повышение температуры хладагента, циркулирующего внутри . После прохождения цикла хладагент теряет тепло и возвращается в систему в изначальном своем состоянии.

Применение мощного вентилятора позволяет забирать из внешней среды воздух, который при контакте с испарителем продолжает свою циркуляцию по змеевику.

Далее производится замыкание цикла, и хладагент при нагревании вновь попадает в компрессор. С техническими характеристиками представленного устройства можно ознакомиться на примере модели насоса воздух-вода Gree GRS-CQ:

Потребляемая мощность: 200 Вт;
Максимальное давление воды: 3 бар;
Предел расхода воды: 7,5 л;
Присоединительный диаметр (хладагент, вода): 12-17 мм;
Температура входящей воды: от +7 до +25 °C.

Представленные агрегаты подразделяются на два подвида исходя из особенностей компоновочной схемы. Они представлены в виде сплит-системы и в виде моноблока.

Моноблок имеет вид единого устройства, все компоненты которого собраны в одном корпусе. Он может быть установлен как в середине дома, так и снаружи.

При проведении установки внутреннего типа необходимо позаботиться об устройстве проходного канала, служащего для забора воздуха.

Наружная установка наиболее предпочтительна, благодаря ей, компрессор, как источник шума, можно расположить за пределами помещения.

Сплит система выполнена с разделением агрегата на два разных блока. С состав первого входит конденсатор и присоединенная к нему система, обеспечивающая автоматический контроль. Второй наружный блок оборудован компрессором.

2 Отзывы об устройствах

Превалирующее большинство существующих отзывов о работе агрегатов и их эффективности положительны.

Сергей, 37 лет, Иркутск:

Я живу с семьей в большом загородном доме. Газовой магистрали у нас нет, потому я решил сэкономить на оплате электричества, и установил себе сплит-систему в виде теплового насоса Mitsubishi. Теперь в холодное время года во всех комнатах тепло. Оборудование работает исправно. Советую всем.

Павел, 45 лет, Воронеж:

Разочаровался в обычных отопительных системах уже давно, и некоторое время подыскивал походящую альтернативу. Остановил свой выбор на моноблочной системе воздух-вода фирмы Nibe. Установку производил специалист. С первыми осенними холодами я запустил ее и удивился, как быстро прогрелись все комнаты в доме. Советую ее теперь всем знакомым.

Антон, 50 лет, Вологда:

Я занимаюсь продажей систем отопления. Недавно начал продавать системы воздух вода. Все покупатели остаются довольны, от них я слушал только положительные отзывы.

2.1 Как изготовить систему своими руками и произвести ее последовательное подключение?

При желании практически все элементы, входящие в состав системы с тепловым насосом можно изготовить самому. Для этого потребуется наличие:

Металлического бака из нержавеющей стали с объемом в 100 л;
Пластиковой бочки с широкой горловиной;
Трубы, изготовленной из меди;
Набора муфт и переходников;
Отвоздушивателя ДУ-15;
Предохранительного клапана;
Манометра;
Устройства для реализации автоматического управления;
Кронштейнов для обеспечения крепления элементов.

Следует помнить о том, что для полноценной работы компрессора понадобится достаточно большой ток. Исходя из этого, рекомендованный уровень нагрузки на электросчетчик должен составлять приблизительно 40 ампер.

Для того чтобы изготовить тепловой агрегат с мощностью равной 9 кВт, нужно обзавестись компрессором с мощностью в 7,2 кВт. Кроме того, необходимо сделать из медной трубки змеевик.

Для этого необходимо аккуратно обмотать трубу вокруг баллона с нужным диаметром. Для того чтобы изготовить конденсатор нужно провести разрезку стального бака на две равные части, а затем поместить внутрь него змеевик из меди.

Потом нужно разрезать на две части бочку, выполненную с применением пластика из которой будет сделан испаритель. Далее присоединение всех элементов производится в следующем порядке:

В испаритель вставляется змеевик, изготовленный из медной трубы с диаметром на ¾ дюйма.
С помощью трубок проводится соединение испарителя с системой отопления в доме.
Поверить качество сборки и запустить в систему хладагент.
Произвести тестовый запуск.

Вообще применение тепловых насосов для обеспечения отопления дома весьма удобно и выгодно. Такой агрегат может производить отопление жилой площади в более чем 400 кв. метров.

Установка агрегата в большинстве случаев окупается в течение нескольких последующих лет ее эксплуатации. Если вы владеете домом с небольшой площадью жилых помещений, то установка конструкции может производиться своими руками, а все ее компоненты также могут быть изготовлены самостоятельно.

Стоит помнить о том, что компрессор нужно закреплять внутри помещения и желательно на стене при помощи надежных и крепких металлических кронштейнов.

При соединении нагнетательного бака рекомендуется использовать резьбовые соединения ввиду их высокой механической крепости. Стоит заметить, что все манипуляции, связанные с этапами окончательного монтажа оборудования (пайка , закачка фреона в системную трубопроводную магистраль) должны производиться с участием квалифицированного специалиста.

Недостаточно умелые действия могут привести к необратимым механическим повреждениям деталей и элементов оборудования, и связанны с высокой вероятностью получения травм бытового характера.

Перед тем, как произвести тестовый запуск насосного оборудования нужно подвергнуть детальной диагностике общее состояние всей домашней проводки и электросчетчика.

Все устаревшие и ветхие элементы в обязательном порядке подвергаются замене на новые. В некоторых случаях установленная не соответствует ожиданиям владельцев дома.

В большинстве своем это связанно с некорректно проведенными термодинамическими расчетами. Результат этого – система не обладающая достаточной мощностью и неоправданно высокие затраты на слишком мощное оборудование.

2.2 Как работает тепловой насос воздух-вода? (видео)

Тепловой насос воздух вода трансформирует энергию внешней среды в тепло, обогревающее внутреннее пространство. То есть, с помощью этого устройства жилище или строение можно «отапливать» обычным воздухом. Причем воздух не сгорает в топке, а просто отдает свои калории сложному агрегату – тепловому насосу, который транспортирует эту энергию в помещение и отдает ее системе отопления.

Согласитесь, подобные манипуляции с энергиями похожи на магию. Но ничего фантастического в тепловых насосах подобного типа нет. И в данной статье мы рассмотрим принципы работы и устройство такого агрегата.

Схема работы воздушного теплового насоса скопирована с холодильника или кондиционера, а именно:

Низкокалорийный энергоноситель (воздух), кипятит хладагент, залитый в циклический контур, который соединяет испаритель (улавливатель тепла) с конденсатором (тепловым излучателем).
В конденсаторе пары хладагента переходят в иное агрегатное состояние (жидкость) и отдают энергию отопительной системе.
После этого жидкий хладагент вновь уходит к испарителю, где превращается в пар. И все начинается сначала.

То есть, в работе используется все тот же обратный принцип Карно, но главной частью установки является не испаритель, аккумулирующий тепло из окружающего пространства, а конденсатор, отдающий накопленные калории потребителю.

При этом цикличность работы установки обеспечивает особый компрессор, который не только прокачивает хладагент по контуру, но и сжимает его, увеличивая тем самым теплоотдачу на конденсаторе. Впрочем, это не единственный силовой агрегат установки – тепловой насос оборудован достаточно мощным вентилятором, который обдувает испаритель.

Ну а в качестве потребителя тепла выступает либо конвектор, разогревающий воздух внутри комнаты, либо система «теплый пол» или иные радиаторы с большой площадью.

А вот со стандартными батареями тепловые вентиляторы работают не очень эффективно.

Причем конвектор с конденсатором монтируют в помещении, а испаритель с вентилятором – либо снаружи, на фасаде, либо во внутренней части вытяжной ветви вентиляционной системы.

Достоинства и недостатки воздушных тепловых насосов

Отзывы о тепловом насосе воздух вода бывают как хорошими, так и плохими. Ведь это устройство при всех неоспоримых достоинствах не лишено и некоторых недостатков.

Причем к достоинствам относятся следующие факты:

Во-первых, такой агрегат легко смонтировать. Ведь для первичного контура, замкнутого на испаритель, не нужны ни земляные работы, ни водоемы.
Во-вторых, воздух ест везде, а вот земля, в личной собственности, только за городом, ну а с искусственными или естественными водоемами проблем еще больше. Поэтому воздушные тепловые насосы для отопления можно монтировать даже в городских условиях, не спрашивая разрешение контролирующих инстанций.
В-третьих, воздушный насос можно объединить с системой вентиляции, используя мощности агрегата для повышения эффективности воздухообмена в помещении.

Кроме того, такой насос работает почти бесшумно и легко программируется.

Ну а неизбежные недостатки можно представить в виде такого списка:

Эффективность агрегата зависит от температуры окружающего воздуха. Поэтому КПД устройства летом выше, чем в зимнее время.
Воздушный насос можно включать лишь при относительно слабых морозах. Причем при -7 градусов Цельсия бытовой воздушный насос работать уже не будет. Хотя промышленные агрегаты включаются и при -25 градусах Цельсия.

Кроме того, воздушный насос – это не совсем автономная энергетическая установка. Агрегат потребляет электроэнергию, трансформируя 1 КВт/час в 11-14 МДж.

Воздушный тепловой насос своими руками: схема сборки

В отличие от достаточно сложных геотермальных и гидротермальных систем тепловой насос типа «воздух-вода» доступен для изготовления даже своими силами.

Причем для изготовления воздушной системы нам понадобится сравнительно дешевый набор, состоящий из следующих деталей и узлов:

Компрессора сплит-системы – его можно приобрести в сервисном центре или в ремонтной мастерской
100-литрового бака из нержавейки – его можно снять с любой старой стиральной машины
Полимерной емкости с широкой горловиной – подойдет обычный бидон или полипропилена.
Медных труб, с пропускным диаметром более 1 миллиметра. Их придется купить, но это единственная дорогостоящая покупка во всем проекте.
Набора запорно-регулирующей арматуры, в который войдут сливной кран, клапан для травления воздуха, предохранительный клапан.
Крепежных элементов – кронштейнов, клипс для труб, хомутов и прочего.

Кроме того, нам понадобится самый дешевый хладагент – фреон и хотя бы простейший блок управления, без которого использование тепловых насосов будет весьма затруднительно, ввиду необходимости синхронизировать работу компрессора с температурой на поверхности испарителя и конденсатора.

Сборка агрегата

Ну а сам процесс сборки выглядит следующим образом:

Из медной трубы изготавливаем змеевик, габариты которого должны соответствовать поперечному сечению и высоте стального бака.
Монтируем змеевик в бак, оставляя выпуски медной трубы за его пределами. Далее герметизируем бак и оборудуем впускным (снизу) и выпускным (сверху) штуцером. В итоге, получается первый элемент системы – конденсатор – с готовыми отводами под прямую трубу отопления (верхний штуцер) и обратку (нижний штуцер)
Монтируем на стене (с помощью кронштейна) компрессор. Соединяем напорный штуцер компрессора с верхним выпуском медной трубы.
Из медной трубы изготавливаем второй змеевик, габариты которого совпадают с поперечным сечением и высотой полимерного бидона.
Монтируем змеевик в бидон, установив на его торце вентилятор, нагнетающий воздух на змеевик. Причем из бидона должны выходить два выпуска. В итоге, вся эта конструкция, представляющая собой испаритель системы, монтируется на фасаде или в вентиляционной шахте.
Соединяем нижний выпуск бака (конденсатора) с нижним выпуском бидона (испарителя), врезав в этот трубопровод управляющий дроссель.
Соединяем верхний выпуск бидона с всасывающим патрубком компрессора.

Вот, в принципе, и все. Использующая принцип работы воздушного теплового насоса система уже практически готова. Остается только залить хладагент в компрессор и соединить вентиль дросселя с управляющим блоком.

Воздушное отопление тепловым насосом: расчет мощности установки

Мощность теплового насоса зависит от множества факторов, а именно: от объема хладагента, от площади поверхности змеевиков в испарителе и конденсаторе, от предполагаемого объема теплоотдачи системе отопления и так далее. Поэтому, в большинстве случаев, расчет мощности ведется в специальных программах, которые учитывают и другие вводные данные.

В упрощенной форме эти программы оформляются в виде он-лайн «калькуляторов», с открытыми полями для ввода следующих параметров:

Площади помещения и высоты потолков – они используются для расчета объема.
Региона, где расположено здание – с помощью этого параметра определяется среднегодовая температура воздуха, влияющая на производительность испарителя.
Степени утепления задания – с помощью этого параметра определяется ожидаемая «калорийность» системы отопления.

На финальной стадии два последних параметра преобразуются в коэффициенты, на которые умножают объем помещения. Полученную в результате подобных манипуляций цифру сравнивают с табличными значениями, увязывающими мощность насоса с отапливаемым объемом.

В итоге получается, что на отопление дома площадью 100 квадратов, как правило, нужен 5-киловаттный тепловой насос, а жилище на 350 квадратных метров можно отопить 28-киловаттным насосом.

Воздушный тепловой насос: нюансы обслуживания агрегата

Тепловой насос воздух-вода не требует какого-то особого обслуживания, с частичной разборкой/сборкой.

Для поддержания работоспособности системы владельцу придется выполнять лишь следующие манипуляции:

Периодическую чистку вентилятора и решетки на испарителе от забившегося мусора (листьев, пыли и так ладе).
Периодическую смазку компрессора, выполняемую согласно предоставленной производителем схеме.
Замену масла в силовых агрегатах (компрессоре, вентиляторе).
Периодическую проверку целостности медного трубопровода с хладагентом и силового кабеля, питающего компрессор и вентилятор.