Тепловой насос воздух-вода для отопления дома

Как работает тепловой насос системы воздух-вода

Устройство ТН воздух-вода мало чем отличается от обычного кондиционера или холодильника, только при условии работы обратного процесса или цикла Карно. Этот же принцип используется в климатической технике нового поколения. Кондиционеры, работающие на охлаждение, способны протапливать помещение, до тех пор, пока температура не понизится до -5°С.

Технические характеристики теплонасосов воздух-вода существенно улучшены, по сравнению с обычной климатической техникой. Обогрев помещения возможен до тех пор, пока температура не опустится до -15°С -25°С, а в некоторых моделях и до -32°С, включительно.

Если не вдаваться в технические подробности, принцип работы теплового насоса воздух-вода заключается в следующем:

• Низкотемпературные тепловые насосы воздух – вода состоят из контура, по которому циркулирует фреон, испарителя, конденсатора и компрессора.
• В испарителе создаются условия для преобразования фреона в газообразное состояние. При этом, поглощается тепло из окружающей среды.
• Газ направляется в компрессор, где создается высокое давление, при котором фреон разогревается до температуры 120-125°С и впрыскивается в конденсатор.
• Газ в конденсаторе преобразовывается в жидкость, которая отдает тепло.

Данный принцип действия используется во всех тепловых насосах, разница заключается только в различных источниках, для получения тепловой энергии: земля, вода, воздух и т.д.

Тепловой энергии, получаемой в процессе разогрева фреона, хватит, чтобы нагреть теплоноситель до 65°С. Этой температуры более чем достаточно, для удовлетворения потребностей в горячем водоснабжении и отопления дома, радиаторной системой и теплыми полами.

Данный принцип работы использует низко потенциальную тепловую энергию, что ограничивает эксплуатацию устройства, внешними факторами. Оптимальная температура для теплонасоса воздух-вода, не ниже -10°С (в некоторых моделях 15-20°С). Когда значение падает ниже нормы, работоспособность оборудования резко снижается. Чтобы справиться с данной проблемой, был разработан принцип работы теплового насоса воздух-вода совместно с другими источниками тепла. Как это происходит на практике?

• При падении температуры окружающей среды, насос начинает работать с постоянно увеличивающейся нагрузкой.
• Когда показатели доходят до критичных отметок, включается резервный источник тепла: котел, работающий от электричества, жидкого и твердого топлива или газа, обеспечивающий повышение КПД.
• Как только, температуры окружающей среды достаточно для полной производительности, котел отключается.

Контроль над включением-отключением отопительного оборудования осуществляется вручную или при помощи автоматики. Опыт эксплуатации показывает, что оптимально будет выполнить подключение в качестве резерва электрокотла.

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.

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%.

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.

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

Автоматика теплового насоса

Чем отличается использование рядного внешнего теплообменника от подобного гидромодуля? Наличием уже готовых решений (с точки зрения управления и автоматизации), заканчивая надёжностью. Можно управлять удалённо (со смартфона), подключить к системе «умный дом». Отопление дома насосом воздух-вода — это просто, комфортно и недорого!

Режим охлаждения

Тепловой насос Zubadan способен работать как в режиме нагрева так и в режиме охлаждения. Для работы в режиме охлаждения используются фанкойлы, холодные стены и потолки, а также можно использовать теплый пол.

Основные характеристики

При выборе оборудования из всего многообразия характеристик обратите внимание на следующие характеристики.

Откуда тепло в холодном воздухе?

• Для того чтобы ответить на данный вопрос нужно вспомнить формулу из школьной физики:
• Q = c x m x (T1 — T0)
• Q – ко­ли­че­ство теп­ло­ты, из­ме­ря­ет­ся в Джо­у­лях [Дж];
• c – удель­ная теп­ло­ём­кость ве­ще­ства, из­ме­ря­ет­ся в [Дж/кг*°С].
• m – масса вещества, измеряется в килограммах [кг];
• T0 – начальная температура, измеряется в градусах цельсия [°С];
• T1 – конечная температура, измеряется в градусах цельсия [°С];
• Пример. Сколько тепла можно отобрать у 1 м3 воздуха при начальной температуре -20 °С, если испаритель теплового насоса способен отобрать Δ10°С?
• Удельная теплоемкость воздуха равна 1003 Дж/кг*°С
• Плотность воздуха равна 1,225 кг/м3
• Q = 1003 x 1,225 x (-20 — (-30)) = 12286,75 [Дж]
• Ответ: 1 м3 воздуха содержит количество теплоты равное: Q=12286,75 [Дж] = 3,4 Вт*час

Вентиляторы наружного блока Zubadan PUHZ-SHW230YKA имеют максимальную производительность 8400 м3/час, что позволяет извлекать до 28,56 кВт*час тепловой энергии.

Как добиться максимальной экономии?

Потребление будет зависеть от четырех факторов:

1. Параметры здания, геометрия, направление по сторонам света.
2. Уровень энергоэффективности. Проще говоря — качество утепления здания, чем лучше будет утеплен Ваш дом, тем меньше тепла потребуется для его обогрева. Значительно дешевле утеплить дом и поменять окна, чем покупать более мощный тепловой насос.
3. Климатическая зона. Естественно что потребление в г.Киев будет немного больше чем в г.Одесса, так как климат южного региона более мягкий.
4. Приборы отопления. Тепловой насос имеет самые высокие показатели энергоэффективности при работе с низкотемпературными отопительными приборами (теплый пол, фанкойлы, теплообменники вентиляции). При работе на старые чугунные радиаторы потребление теплового насоса будет выше, так как тепловой насос должен будет греть воду до 50-60 °С, в отличие от 30-35°С в случае с теплым полом или фанкойлами. Какие приборы отопления лучше для теплового насоса?

Для достижения самых лучших результатов мы рекомендуем чтобы процент низкотемпературных приборов был равен не меньше 75% и более.

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.

Виды тепловых насосов для отопления

Итак, что же такое тепловой насос? Это устройство сбора и переноса тепловой энергии от низкопотенциального источника тепла к потребителю. Главное отличие теплового насоса от традиционных нагревателей состоит в том, что первый способен передавать тепло в обратном направлении — от менее нагретого объекта к более нагретому, эффективно увеличивая температуру теплоносителя. Тепловой насос сам не производит тепло, он просто «забирает» тепловую энергию из воды, грунта или воздуха, а затем переносит ее в помещение. Физический принцип работы теплового насоса основан на том, что каждое тело с температурой выше абсолютного нуля (–273,15°C) имеет определенный запас тепловой энергии, причем этот запас прямо пропорционален удельной теплоемкости и массе самого тела.

Современное семейство тепловых насосов весьма многочисленно, его представители делятся на несколько видов в зависимости от следующих признаков:

1. По типу теплоносителя и системы теплообмена:
   • «Воздух-воздух». В этом случае тепло к хладагенту, циркулирующему в замкнутом контуре насоса, передается от наружного воздуха, который при этом физически охлаждается. Затем оно поступает в отапливаемое помещение через внутренние блоки, которые могут быть любого вида, например настенными или напольными. Такие насосы быстро прогревают помещение и при этом относительно недорогие. Классическим примером подобного теплового насоса являются современные кондиционеры с функцией обогрева или реверсивные кондиционеры. В случае использования для обогрева воздушного теплого насоса нет необходимости иметь дополнительный источник энергии — водоем, грунтовые воды и так далее. У насоса «воздух-воздух» самая низкая стоимость монтажа и быстрая окупаемость, к тому же его можно использовать летом в качестве кондиционера для работы на охлаждение воздуха. Однако подобная технология имеет и свои минусы: такой насос достаточно энергозатратен, его производительность зависит от наружной температуры — по мере ее снижения эффективность работы агрегата падает. К тому же для подогрева воды ему нужны дополнительные модули и его невозможно интегрировать в схемы с другими источниками тепла.
   • «Вода-вода». Используется тепловая энергия водоема или грунтовых вод — оптимальный вариант в том случае, если рядом есть неглубоко залегающие водные горизонты или непромерзающий полностью зимой водоем, который можно использовать. Технология состоит в следующем: из скважины вода направляется с помощью насосов на контур нагревателя — тепло идет в дом, а охлажденная вода сбрасывается через специальную скважину. Если вода поступает из открытого водоема, то ее можно возвращать в этот же водоем в другом месте. Для работы такого насоса нужен достаточный объем воды и мощные циркуляционные насосы, которые также потребляют электроэнергию. При этом энергоэффективность подобных тепловых насосов велика и с лихвой окупает перерасход энергии на транспортировку воды от источника к потребителю.
   • «Воздух-вода». Тепло наружного воздуха используется для нагрева воды, которая затем подается в систему отопления. Как и для насоса типа «воздух-воздух», в этом случае эффективность теплового насоса также зависит от наружной температуры — чем она ниже, тем больше энергии потребуется для получения необходимого количества тепла. Так что при выборе насоса обязательно нужно учитывать среднегодовые температуры и количество морозных дней. Преимуществом теплового насоса «воздух-вода» является возможность дополнительного догрева воды с помощью альтернативных источников энергии (гелиоколлекторов, солнечных панелей), их можно использовать в летнее время и межсезонье. Для преодоления пиковых отрицательных температур зимой, когда мощность теплового переноса существенно снижается, используют встроенные или отдельные водяные электронагреватели. Применяются эти насосы, как правило, в частных и многоквартирных домах, таунхаусах и гостиницах. У такой системы теплообмена довольно низкая стоимость монтажа и быстрая окупаемость, она без труда интегрируется в существующую систему отопления.
   • «Вода-воздух» — принцип работы базируется на использовании энергии воды в скважине или водоеме и передаче ее в воздушную систему отопления. Данная схема схожа с концепцией «вода-вода» и реализуема лишь при наличии или организации возможных источников получения тепла (водоем, скважина).
   • «Лед-вода» — для нагревания воды в отопительной системе используется тепловая энергия, высвобождающаяся при генерации льда. В процессе замораживания 200 литров воды можно получить тепловую энергию достаточную для того, чтобы обогревать небольшой дом в течение часа. На сегодняшний день это не слишком востребованный тип теплового насоса, поскольку процесс аккумуляции льда связан со специальной технологией, которую невозможно применить в большинстве коммерческих и жилых объектов.
   • «Грунт-вода» — тепло извлекается непосредственно из грунта через горизонтальный коллектор или вертикальные скважины, а затем направляется в контур отопления и/или ГВС. Поскольку температура грунтовых слоев на глубине ниже температуры промерзания и всегда положительная, такой тип насоса является практически идеальным для круглогодичного использования. Он имеет высокий тепловой коэффициент, легкое управление и способен бесперебойно работать в течение многих лет, однако возведение инженерных коммуникаций для его подключения и функционирования требует больших капитальных затрат, участия высококвалифицированных специалистов, а совокупная стоимость работ и оборудования будет выше, чем для тепловых насосов всех других типов.
2. По виду источника тепла:
   • Геотермальные насосы — получают тепловую энергию из воды или грунта. Могут быть замкнутого или открытого типа.
   • Воздушные насосы — источником тепла здесь является воздух, причем не только наружный, но и воздух из вытяжной вентиляции здания.
   • Использующие вторичное тепло, например тепло трубопровода центрального отопления. Такой вариант целесообразен для промышленных объектов, где имеются источники тепла, требующие утилизации.
3. По способу передачи энергии:
   • Компрессионные насосы состоят их компрессора, расширителя, конденсатора и испарителя, а их работа базируется на циклах сжатия-расширения теплоносителя ― в результате выделяется тепло (см. рис. 1). Такой тип насосов является самым востребованным на рынке, он достаточно эффективен, прост в работе и популярен среди потребителей благодаря наименьшей стоимости.

     Рис. 1. Принцип работы компрессионного теплового насоса.

   • Абсорбционные насосы (см. рис. 2) используют в качестве источника энергии пару абсорбент – рабочее вещество. Применение абсорбента существенно повышает эффективность работы агрегата. В качестве таких пар могут использоваться вода и лития бромид (абсорбент) или аммиак и вода (абсорбент).

     Рис. 2. Принцип работы абсорбционного теплового насоса.

Выбор максимально подходящего теплового насоса для отопления того или иного объекта напрямую зависит от нескольких факторов. О них мы и поговорим далее.

Горизонтальные и вертикальные коллекторы

И у тех, и у других есть недостатки. Существует мнение о тепловых насосах, что нужно опустить наружный коллектор в водоем, чтобы не бурить скважину и не копать длинные траншеи. Но не каждый сможет это сделать. Существуют дома, в которых водоем находится в непосредственной близости. Если водоем находится за 300 метров от дома, то вам придется тянуть 600 метров холостой трубы для того, чтобы до этого водоема дотянуться. И кто позволит в водоем опустить коллектор. Если только у вас есть береговая линия, а такое встречается редко, тогда вы можете опустить коллектор в воду.

Второе несбыточное желание многих — опустить коллектор в канализацию. Но имеется в виду не та канализация, которая выходит у вас из дома, вы там заморозите моментально всё. А та канализация, которая городская, большой коллектор. Да, туда было бы хорошо опустить наружный коллектор, но опять же, кто вам даст и как это сделать?

Нам остается всего 2 коллектора – это горизонтальный, зарытый в траншею, и скважина. С вертикального скважинного коллектора мы можем снять 50 ватт, по общепринятым расчетам, с погонного метра, а с коллектора горизонтального – 20 ватт с погонного метра трубы. Легко посчитать, что если нам необходим тепловой насос 10-киловаттной мощности, то мы 10 тысяч делим на 50, по-моему, 200 метров должно получиться. Да, 200 метров скважины нам нужно пробурить. Такие глубокие скважины установщики тепловых насосов бурить не любят, они предпочитают 6 скважин по 30 метров, чем одну скважину 180 метров. По цене 6 скважин неглубоких дешевле, чем одна глубокая не выходит, потому что их нужно соединить, соединить их нужно в колодце, от этого колодца у нас уже будет магистраль проложена к дому. Всё это достаточно дорогостоящие вещи. Но если говорить о наружном коллекторе водяном, то лучше, чем скважина, ничего не придумаешь.

Самый неудобный и дорогостоящий – горизонтальный коллектор. Например, вам установили насос 27 киловатт на дом 500 метров. В данном случае будет дефицит тепла, плюс, например, зарыли вам коллектор длиной в 1 километр. Легко посчитать, что 20 ватт с погонного метра мы не добираем мощности коллектора до 27 киловатт.

Приходилось слышать жалобы людей, что после закапывания коллектора у себя на участке, получается ледяная линза, и с участка не уходит вода. То есть, они разводят у себя болото на участке и не имеют возможности там ничего посадить, потому что грунт все время холодный. То есть, кроме елок и карельских берез, которые привыкли расти в тундре, ничего у себя на участке не посадите. Ну, и плюс эффективность такого коллектора намного ниже, чем скважины, потому что промерзший грунт не оттаивает. Все-таки съем тепла с вертикального участка гораздо более интенсивный, там грунт не промерзает. Поэтому если вы все-таки решитесь на тепловой насос, то на горизонтальный коллектор не соглашайтесь, занимает много места, большой объем земляных работа, и большие проблемы в использовании в последующем. Поэтому для насоса вода-вода только скважина.

Как подобрать тепловой отопительный насос воздух-вода

Правильно выбрав тепловой насос для отопления дома воздух-вода, можно раз и навсегда решить вопрос обогрева жилых и промышленных помещений. Подбор подходящей тепловой станции выполняют следующим образом:

• Тип корпуса – производители предлагают две базовых конструкции. Низкотемпературный моноблочный тепловой насос типа воздух-вода примечателен тем, что в помещении не устанавливается никакого оборудования, все необходимые узлы расположены на улице (либо в отдельном изолированном помещении). В дом входит только подающий и обратный трубопровод отопления.
  Сплит – системы, больше предназначены для бытового использования. Внешний блок устанавливается на улице и подключается к емкости накопителю. Разогретый фреон разогревает конденсатор, который методом косвенного нагрева передает тепло жидкости, используемой в качестве теплоносителя.
• Функциональные возможности – некоторые модели предназначены для подключения только к системе водяного обогрева здания. Применение других теплонасосов воздух-вода, подходит для отопления и горячего водоснабжения.
• Зависимость производительности от температуры окружающей среды – бытовые модели обычно ограничены температурой от +45°С до -15°С, можно приобрести оборудование, способное вырабатывать тепловую энергию даже при -25-32°С. Эффективность системы отопления дома с ТН воздух – вода, напрямую зависит от этого параметра.

Дополнительно, к параметрам при выборе, обращают внимание на мощность оборудования, компанию производителя, выпускающую теплонасос и себестоимость установки, включая проведение монтажных работ.

Как сделать расчет необходимой мощности ТН воздух-вода

Существует два понятия, предварительный (в первом приближении) и проектный расчёт мощности. Первый можно выполнить самостоятельно, второй делает специализированное учреждение. В первом приближении, на каждый квадратный метр рассчитывают 70 Вт мощности ТН. Дальнейшие расчеты выполняют следующим образом:

1. Подсчитывают общую отапливаемую площадь.
2. Умножают полученную сумму на 0,7.
3. Полученный результат будет соответствовать минимально необходимой мощности оборудования.

Для отопления дома в 100 м², нужен тепловой насос мощности 7 кВт, 200 м² – 14 кВт и т.д.

Производители тепловых насосов отопления воздух-вода

Буквально 10 лет назад, на рынке предлагались всего несколько моделей тепловых насосов. Сегодня выбор стал намного больше. Ведущие немецкие производители, российские, японские и китайские компании, выпускают оборудование, с той или иной долей теплоэффективности.

Судя по отзывам покупателей, наиболее востребованными являются насосы следующих компаний:

• Viessmann – более 30 лет занимается выпуском тепловых насосов. С тех пор, продукция компании существенно изменилась. Были учтены пожелания потребителей, внедрены новые технологии. В ТН Viessmann используется инновационная автоматика, полностью регулирующая весь процесс работы, оптимизирующая процесс обогрева, в согласии с погодными условиями.
• Buderus – модели отличаются высокой производительностью. Предназначены для бытового и промышленного применения. Полностью соответствуют особенностям отечественной эксплуатации. В серии Buderus предлагаются насосы для обогрева площади до 500 м² и выше.
• Stiebel Eltron – еще одна немецкая компания, пользующаяся неизменным спросом у отечественного потребителя. В качестве достоинств можно выделить большой ассортимент предлагаемого оборудования, функциональность устройств и возможность подбора по индивидуальным запросам. Модели Stiebel Eltron имеют высокий уровень СОР и отличаются экономичностью.
• Heliotherm – австрийские теплонасосы, имеющие один из лучших показателей СОР среди всего термального оборудования. Имеют официальное представительство в РФ, что во многом облегчает монтаж, обслуживание систем и выполнение гарантийных обязательств. Теплонасосами Heliotherm оснащены более 15 000 различных объектов.

Стоимость установки ТН воздух-вода

Последние модели тепловых насосов обойдутся в 160-1200 тыс. руб. Цена варьируется, в зависимости от производителя. На стоимость сильно влияет «раскрученность» бренда. Китайские модели, имеют меньшую цену, но и уступают по надежности и показателям СОР.

Монтаж теплонасосов воздух-вода обычно входит в стоимость. Большинство производителей, дополнительно, бесплатно делают проект и предоставляют другие услуги по обслуживанию. Рассчитать полную стоимость, включая покупку ТН и его установку можно с помощью он-лайн калькуляторов.

Сводная таблица моделей

В статье мы рассмотрели наиболее популярные модели, выявили их сильные и слабые стороны. С перечнем моделей можете ознакомиться в следующей таблице:

ALTAL GRUP

Компания базируется в Украине, России и Молдове. Производство оборудования ориентировано на условия российских регионов и может использоваться в суровых условиях

NIBE Industrier AB

Шведская фирма, присутствует на рынке с 1949 года и по праву является лидером в своей области. Производство ведется по самым передовым разработкам, используются лучшие материалы и комплектующие

Viessmann Group

Одна из старейших европейских компаний — основание фирмы датируется 1928 годом. Немецкие специалисты наработали огромный опыт и добились высочайшего качества своей продукции

OCHSNER

Австрийская компания, приступившая к серийному изготовлению тепловых насосов одной из первых и получившая признание пользователей благодаря качеству, надежности и долговечности оборудования

Heliotherm

Еще одна австрийская компания, производящая тепловые насосы и другое оборудование. Реализация продукции производится в Европе, отмечается высокое качество, надежность и широкие функциональные возможности отопительных систем

Рекомендации и правила монтажа ТН воздух-вода

Теплонасосы воздух-вода устанавливаются в любом месте придомовой территории. Существуют общие правила относительно монтажа:

• Расстояние до жилого дома от 2 до 20 м.
• Минимальное расстояние до котельной, с которой агрегат соединяется несколькими трубами и электрическими кабелями.
• В котельной располагают накопительную емкость, устанавливают циркуляционное оборудование.
• Создается незначительный уровень шума при работе. Тем не менее, если планируется установить моноблок для внутреннего монтажа, для него стоит выделить отдельное звукоизолированное помещение.
• Наружный блок выглядит как корпус кондиционера. Внизу расположены ножки для установки, а также настенные крепления.

В системе большинства моделей предусмотрена функция предотвращение замерзания. Поэтому, наружный блок не нуждается в утеплении.

На сколько выгоден тепловой насос системы воздух-вода

Выгода использования тепловых насосов отопления воздух-вода, стала особенно очевидной, после появления СОР. Под этим термином скрывается коэффициент, сравнивающий необходимые затраты на электроэнергию, при отоплении тепловым насосом типа воздух-вода. На практике это означает следующее:

• Для работы ТН требуется электричество. Напряжение нужно компрессору, нагоняющему давление в систему. СОР указывает, какое количество тепла было получено, благодаря потреблению электроэнергии в сутки.
• Если СОР равен 3, значит, насос вырабатывает 3 кВт тепловой энергии на каждый кВт затраченного электричества.

Все, казалось бы, просто, если бы, не одно, но! Существует температурная зависимость насоса воздух-вода. При снижении температуры, теплоотдача существенно падает. Эффективность работы зимой снижается. Именно по этой причине, отзывы реальных владельцев о тепловых насосах системы воздух-вода с средней полосы России вразрез отличаются от тех же комментариев жителей северных широт.

Все недостатки эксплуатации теплонасосов воздух-вода, в основном сводятся именно к зависимости от внешних температурных факторов. Но это можно учесть при выборе модели, обращая внимание на параметр, указывающий нижний предел температуры для сохранения ТН работоспособности.

Перед решением о покупке, стоит прочитать несколько отзывов, показывающих преимущества и недостатки тепловых насосов, а также возможности и сферу применения оборудования.

Сооружение теплового насоса воздух-вода

Система теплового насоса состоит из четырех основных элементов:

• наружного блока;
• емкости теплообменника-испарителя;
• блока для компрессора;
• накопительной емкости (конденсатора).

Рассмотрим особенности конструирования каждого из блоков.

Сборка наружного блока

Для создания внешнего блока понадобится:

• Корпус. Традиционно подходит блок из-под сплит-системы, стиральной машины, другой габаритной техники, иногда сооружают самостоятельно путем приваривания металлических элементов. Важно после сборки обработать металл антикоррозийной краской порошкового типа.
• Вентилятор. Изделие можно позаимствовать из старой рабочей системы кондиционирования или приобрести отдельно.

Модель вентилятора должна обладать широкими пластиковыми лопастями и, желательно, с отсоединяемым мотором, чтобы предоставилась возможность подключить его к датчику.

В наружный блок можно установить испаритель и вспомогательные элементы для его работы, но целесообразнее эти детали поместить в отдельный корпус.

Устанавливают наружный блок на расстоянии 2-10 м от дома. Важно построить под него фундамент и поставить навес, чтобы защитить конструкцию от осадков. Также необходимо закрепить решетку перед вентилятором, чтобы избежать попадания грязи, мусора, листьев в лопасти вентилятора и трубы.

Дополнительно желательно установить обогреватели, защищающие боковины и панели от обледенения. В этом случае дополнительное прогревание корпуса не понадобится. Место для установки блока должно быть хорошо вентилируемым, находиться в отдалении от источников открытого огня.

Блок с теплообменником-испарителем

Испаритель можно приобрести в готовом виде, воспользовавшись услугами поставщиков в сети, или создать самостоятельно. Для этого понадобиться 80-литровый бак и медная проволока диаметром 10 мм и толщиной не менее 1 мм.

Длина высчитывается индивидуально с учетом требуемой мощности. Для устройства 5 кВт можно взять 10 м. В испарителе будет происходить нагрев и циркуляция фреона, а также контакт с воздухом.

Для создания теплообменника нужно сконструировать змеевик. Для этого проволоку обматывают вокруг толстостенной трубы с диаметром, не превышающим ширину бака. Важно оставить срезы, выступающие за высоту корпуса. Они понадобятся для соединения змеевика с другими элементами системы – компрессором и накопительным баком.

В корпус врезают 2 штуцера для подсоединения трубопроводов, создают два разъема для выхода проволоки. Соединения герметизируют. Крепят готовую конструкцию с помощью L-образных кронштейнов.

Рекомендуется дополнительно установить на испаритель реле оттаивания, поскольку в баке будет происходить циркуляция воздуха, температура которого отрицательная. В этом случае конденсат, скапливающийся в системе, может привести к обледенению испарителя. Также, чтобы исключить образования влаги, можно внедрить в систему фильтр-осушитель.

Правила установки компрессора

Для установки компрессора потребуется отдельный корпус со звуко- и виброизоляцией, поскольку практически все модификации устройства шумят во время работы. Компрессор можно взять б/у из-под холодильника, кондиционера или приобрести новую модель.

Для тепловых насосов подойдут следующие виды компрессоров:

1. Роторные компрессоры являются самыми недорогими, но обладают рядом недостатков – шумят, обладают малой эффективностью и служат 8-10 лет.
2. Спиральные модификации устанавливают во все современные модели кондиционеров, холодильников. Они долговечны (15-20 лет), бесшумные, эффективные, но отличаются высокой стоимостью.
3. Поршневые модели преимущественно устанавливают на промышленные холодильники. Изделия обладают хорошим КПД, долговечные (15-20 лет), но крайне шумные и дорогие.

Для теплового насоса необходимо подобрать компрессор однофазной модификации. Перед покупкой важно узнать, с каким видом фреона работает устройство. Желательно приобрести модель, работающую на R22, лучше на R422. С хладагентом данного вида работать проще, чем с любым другим видом фреона.

Компрессор подсоединяют трубками к блоку испарителя и конденсатора. Благодаря устройству фреон увеличивает свою температуру.

Конструирование накопительной емкости (конденсатора)

Для изготовления конденсатора понадобиться корпус из-под 100-литрового бойлера или любой другой нержавеющий бак такого же объема. Также необходим змеевик, выполненный из медной трубки. На насос мощностью 5 кВт можно взять 12-метровую проволоку. По трубке змеевика будет проходить горячий фреон, благодаря чему происходит нагревание воды.

Шаг №1: Создание змеевика

Для изготовления змеевика понадобиться медная проволока диаметром не меньше 26 мм и толщиной стенки от 1 мм. Ее необходимо намотать на трубу, имеющую меньшее поперечное сечение, чем у бака.

Высота спирали должна совпадать с высотой корпуса. Важно оставить выпуски трубы за пределами емкости, чтобы иметь возможность подсоединить змеевик с испарителем и компрессором.

Шаг №2: Подготовка корпуса

Для установки змеевика бак необходимо разрезать. Сверху и снизу понадобиться создать отверстия для выходов медной проволоки, а также вырезать дополнительные отсеки для установки 2-х штуцеров, один из которых предназначен для выхода воды, а другой – для ее входа. После проделанных процедур бак необходимо герметизировать.

Теплообменник-компрессор можно приобрести отдельно в виде готовой конструкции. С помощью устройства заводской сборки можно увеличить мощность и КПД установки.

Соединение внешнего блока с испарителем

Для соединения наружного блока и испарителя потребуется проведение 2 полиэтиленовых труб ПНД 32. Через одну трубу воздух будет проходить, через другую – выходить.

Трубы можно закопать в землю, предварительно досыпав в ров любой песчаный материал, или оставить на поверхности, если наружный корпус располагается недалеко от дома.

Соединение испарителя, компрессора и бака

В этой системе циркулирует фреон. Для присоединения змеевиков с компрессором и дросселем, необходимо обратиться к специалистам по холодильной технике. Человеку, не имеющего опыта в паяльных работах, даже при наличии инструментов и материалов сложно будет грамотно соединить все элементы в одну систему, чтобы обеспечить работу конструкции.

Более того, потребуется много дополнительных материалов – трубок разных диаметров, различных модификаций сливных кранов, клапанов для травления воздуха, предохранительных клапанов, а также клипс для труб, хомутов, труборезов для нарезки участков трубопровода.

Нужны будут и другие специализированные устройства, которые есть в наличие в любой мастерской по ремонту холодильников и кондиционеров.

Качественная закачка фреона также осуществляется с использованием специального оборудования. Поэтому для объединения теплообменников, компрессора и дросселя в рабочую систему удобнее и выгоднее обратиться к профессионалам.

Внедрение систем управления установкой

Для слежения за давлением и температурой фреона можно использовать плату с дисплеем из-под любого кондиционера. В процессе паяльных работ с помощью специалистов конструкцию можно грамотно внедрить в установку.

Также возможно подключить специальное устройство – датчик вращения вентилятора. Он регулирует скорость вращения лопастей, а также автоматизирует обороты циркуляционного насоса фреона.

Дополнительно можно установить таймер, электропускатель, устройство, защищающее компрессор от перегрева. Все эти детали можно приобрести в ремонтных мастерских или на рынке запчастей.

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.

Кроме того, производители рекомендуют следить и за датчиками тепла, контролирующими работу управляющего блока. Их нужно протирать, время от времени, очищая от пыли и масляных пятен.

Схема подключения теплового насоса воздух-вода

К особенностям схемы подключения теплового насоса воздух вода можно отнести только возможность неограниченной протяженности магистралей, соединяющих внешний блок теплового насоса с системой отопления. Такой тепловой насос можно расположить в удобном месте на участке, крыше или фасаде дома.

Это относится только к моноблокам воздух-вода, которые могут быть установлены на любом удалении от котельной при соответствующем утеплении водяных магистралей. Для тепловых насосов в сплит исполнении, внутренний блок устанавливается в котельной и подключается к подаче и обратке системы отопления, как обычный котел.

Выводы

Своим примером пользователи FORUMHOUSE сломали стереотипы о неэффективности эксплуатации тепловых насосов класса «воздух-вода» при отрицательных температурах. Важно. Тепловой насос «воздух-вода» оптимально работает в связке с водяным теплым полом — системе, для которой не требуется греть теплоноситель до высоких температур. Если к ТН подключить радиаторы отопления, то придется увеличить их площадь в 3-4 раза, чтобы перевести на низкотемпературный режим, без уменьшения эффективности работы. При сильных морозах ТН «воздух-вода» подстраховывают электрические ТЭНы.

На случай аварии или отключения электричества, чтобы не остаться без тепла зимой, предусмотрите резервный независимый теплогенератор, например, газовый конвектор или печь-камин. Окупаемость ТН рассчитывайте в долгосрочной перспективе, с учётом неуклонного роста цен на энергоносители, электроэнергию и дороговизну подключения магистрального газа. Не забывайте про удобство эксплуатации тепловых насосов и всей системы в целом.