Тепловий насос повітря вода гідності та недоліки

Тепловий насос повітря вода трансформує енергію зовнішнього середовища на тепло, що обігріває внутрішній простір. Тобто, за допомогою цього пристрою житло чи будівлю можна «опалювати» звичайним повітрям. Причому повітря не згоряє в топці, а просто віддає свої калорії складному агрегату – тепловому насосу, який транспортує цю енергію до приміщення та віддає її системі опалення.

Погодьтеся, такі маніпуляції з енергіями схожі на магію. Але нічого фантастичного в теплових насосах такого типу немає. І в цій статті ми розглянемо принципи роботи та влаштування такого агрегату.

Тепловий насос повітря вода

Як працюють теплові насоси повітря вода

Схема роботи повітряного теплового насоса скопійована з холодильника або кондиціонера, а саме:

Низькокалорійний енергоносій (повітря), кип'ятить холодоагент, залитий у циклічний контур, який з'єднує випарник (уловлювач тепла) з конденсатором (тепловим випромінювачем).
У конденсаторі пари холодоагенту переходять в інший агрегатний стан (рідина) і віддають енергію опалювальній системі.
Після цього рідкий холодоагент знову йде до випарника, де перетворюється на пару. І все починається спершу.

Тобто, в роботі використовується той самий зворотний принцип Карно, але головною частиною установки є не випарник, що акумулює тепло з навколишнього простору, а конденсатор, що віддає накопичені калорії споживачеві.

Принцип дії теплового насосу повітря-вода

При цьому циклічність роботи установки забезпечує особливий компресор, який не тільки прокачує холодоагент по контуру, але і стискає його, збільшуючи тим самим тепловіддачуконденсатор. Втім, це не єдиний силовий агрегат установки – тепловий насос обладнаний досить потужним вентилятором, який обдуває випарник.

Ну а як споживач тепла виступає або конвектор, що розігріває повітря всередині кімнати, або система «тепла підлога» або інші радіатори з великою площею.

А ось зі стандартними батареями теплові вентилятори працюють не надто ефективно.

Причому конвектор з конденсатором монтують у приміщенні, а випарник з вентилятором - або зовні, на фасаді або у внутрішній частині витяжної гілки вентиляційної системи.

Переваги та недоліки повітряних теплових насосів

Відгуки про тепловий насос повітря вода бувають як хорошими, так і поганими. Адже цей пристрій за всіх незаперечних переваг не позбавлений і деяких недоліків.

Причому до переваг належать такі факти:

Повітряний тепловий насос

По-перше, такий агрегат легко змонтувати. Адже для первинного контуру, замкненого на випарник, не потрібні земляні роботи, ні водойми.
По-друге, повітря їсть скрізь, а от земля, в особистій власності, тільки за містом, ну а зі штучними чи природними водоймищами проблем ще більше. Тому повітряні теплові насоси для опалення можна монтувати навіть у міських умовах, не питаючи дозволу контролюючих інстанцій.
По-третє, повітряний насос можна поєднати із системою вентиляції, використовуючи потужності агрегату для підвищення ефективності повітрообміну в приміщенні.

Крім того, такий насос працює майже безшумно та легко програмується.

Ну а неминучі недоліки можна подати у вигляді такого списку:

Ефективність агрегату залежить від температури навколишнього повітря.Тому ККД пристрою влітку вищий, ніж у зимовий час.
Повітряний насос можна включати лише при слабких морозах.Причому за -7 градусів Цельсія побутовий повітряний насос працювати вже не буде. Хоча промислові агрегати включаються і за -25 градусів Цельсія.

Крім того, повітряний насос – це не зовсім автономне енергетичне встановлення. Агрегат споживає електроенергію, трансформуючи 1 кВт/годину в 11-14 МДж.

Повітряний тепловий насос своїми руками: схема складання

На відміну від досить складних геотермальних і гідротермальних систем, тепловий насос типу «повітря-вода» доступний для виготовлення навіть самотужки.

Причому для виготовлення повітряної системи нам знадобиться порівняно дешевий набір, що складається з наступних деталей та вузлів:

Зовнішній блок теплового насосу повітря-вода

Компресора спліт-системи – його можна придбати у сервісному центрі або у ремонтній майстерні
100-літрового бака з нержавіючої сталі – його можна зняти з будь-якої старої пральної машини
Полімерної ємності з широкою горловиною підійде звичайний бідон або поліпропілену.
Мідних труб, з пропускним діаметром понад 1 міліметр. Їх доведеться купити, але це єдина дорога покупка у всьому проекті.
Набір запірно-регулюючої арматури, до якого увійдуть зливний кран, клапан для травлення повітря, запобіжний клапан.
Кріпильних елементів – кронштейнів, кліпс для труб, хомутів та інше.

Крім того, нам знадобиться найдешевший холодоагент - фреон і хоча б найпростіший блок управління, без якого використання теплових насосів буде дуже важко, зважаючи на необхідність синхронізувати роботу компресора з температурою на поверхні випарника іконденсатора.

Складання агрегату

Ну а сам процес складання виглядає так:

З мідної труби виготовляємо змійовик, габарити якого повинні відповідати поперечному перерізу та висоті сталевого бака.
Монтуємо змійовик у бак, залишаючи випуски мідної труби за його межами. Далі герметизуємо бак і обладнаємо впускним (знизу) та випускним (згори) штуцером. У результаті, виходить перший елемент системи – конденсатор – з готовими відводами під пряму трубу опалення (верхній штуцер) та обернену (нижній штуцер)
Монтуємо на стіні (за допомогою кронштейна) компресор. З'єднуємо напірний штуцер компресора із верхнім випуском мідної труби.
З мідної труби виготовляємо другий змійовик, габарити якого збігаються з поперечним перерізом та висотою полімерного бідона.
Монтуємо змійовик у бідон, встановивши на його торці вентилятор, що нагнітає повітря на змійовик.Причому з бідона мають виходити два випуски. У результаті, вся ця конструкція, що є випарником системи, монтується на фасаді або у вентиляційній шахті.
З'єднуємо нижній випуск бака (конденсатора) з нижнім випуском бідона (випарника), врізавши в трубопровід керуючий дросель.
З'єднуємо верхній випуск бідона з патрубком, що всмоктує, компресора.

Ось, у принципі, і все. Система, що використовує принцип роботи повітряного теплового насоса, вже практично готова. Залишається тільки залити холодоагент у компресор і з'єднати вентиль дроселя з блоком, що управляє.

Повітряне опалення тепловим насосом: розрахунок потужності установки

Потужність теплового насоса залежить від безлічі факторів, а саме: від об'єму холодоагенту, від площі поверхні змійовиків у випарнику та конденсаторі, від передбачуваного об'ємутепловіддачі системі опалення тощо. Тому, здебільшого, розрахунок потужності ведеться у спеціальних програмах, які враховують та інші вступні дані.

У спрощеній формі ці програми оформлюються у вигляді он-лайн «калькуляторів», з відкритими полями для введення наступних параметрів:

Площі приміщення та висоти стель - вони використовуються для розрахунку обсягу.
Регіону, де розташований будинок – за допомогою цього параметра визначається середньорічна температура повітря, що впливає на продуктивність випарника.
Ступені утеплення завдання – за допомогою цього параметра визначається очікувана «калорійність» системи опалення.

На фінальній стадії два останні параметри перетворюються на коефіцієнти, на які множать обсяг приміщення. Отриману в результаті подібних маніпуляцій цифру порівнюють з табличними значеннями, що пов'язують потужність насоса з опалювальним об'ємом.

У результаті виходить, що на опалення будинку площею 100 квадратів, як правило, потрібен 5-кіловаття тепловий насос, а житло на 350 квадратних метрів можна опалити 28-кіловатним насосом.

Повітряний тепловий насос: нюанси обслуговування агрегату

Обслуговування теплового насосу повітря-вода

Тепловий насос повітря-вода не потребує якогось особливого обслуговування, з частковим розбиранням/складанням.

Для підтримки працездатності системи власнику доведеться виконувати лише такі маніпуляції:

Періодичне чищення вентилятора і решітки на випарнику від сміття, що забилося (листя, пилу і так ладе).
Періодичне мастило компресора, що виконується згідно з наданою виробником схемою.
Заміну олії в силових агрегатах (компресорі, вентиляторі).
Періодичнуперевірку цілісності мідного трубопроводу з холодоагентом та силового кабелю, що живить компресор та вентилятор.

Крім того, виробники рекомендують стежити і за датчиками тепла, що контролюють роботу блоку, що управляє. Їх необхідно протирати, іноді, очищаючи від пилу і масляних плям.