Отопление дома тепловым насосом «воздух-воздух»

Устройство и принцип работы теплового насоса воздух-воздух

Тепловой насос типа воздух-воздух состоит из наружного и внутреннего блоков. Наружный, он же испарительный блок, размещается снаружи здания. Именно с его помощью из наружного воздуха извлекается тепло. Это тепло нагревает хладагент, который вскипает, переходя в газообразное состояние. Затем компрессор сжимает этот газ, значительно повышая его температуру. Тепло сжатого газа передаётся в конденсатор (внутренний блок), который находится внутри помещения. Конденсатор отдаёт тепло воздуху внутри помещения. Этот процесс происходит непрерывно и контролируется автоматически до тех пор, пока не будет достигнута заданная температура в помещении.

Если есть необходимость в обогреве нескольких помещений или одного большого, то в этом случае используются различные системы распределения и подачи тёплого воздуха.

В силу того, что тепловые насосы данного типа нагревают лишь воздух в помещениях (происходит прямой нагрев воздуха), то такие теплонасосы можно использовать только для отопления. То есть, для подогрева воды в ванной или кухне необходимо предусмотреть иные решения.

Подбор и расчет мощности теплового насоса

Тепловое оборудование «воздух-воздух» будет эффективно, если его правильно подобрать. Необходимо предварительно провести расчет оптимальной мощности оборудования с учетом площади помещения.

При минус 15 – 20 градусах эффективность насоса снижается, нужны дополнительные источники тепла

При проведении расчетов применяется коэффициент энергоэффективности – СОР (соотношение мощности теплового насоса к затраченной энергии). У простых моделей этот показатель достигает не более 5 пунктов, а у дорогостоящих – 8. При понижении температуры воздуха на улице до -15 – -20 градусов этот коэффициент одинаково сильно снизится у всех моделей.

При расчете важно учитывать следующие нюансы:

  • общие климатические условия, в которых находится дом;
  • количество проживающих в частном доме;
  • квадратура комнат;
  • инсоляция и теплоизоляция помещений.

Как правило, на каждый 10 м.кв. требуется около 0,7 кВт мощности теплового насоса. Но этот показатель достаточно условен. Например, если высота потолков более 2,7 м или окна и стены не утеплены, для обогрева помещений потребуется больше тепла.

Характеристики оборудования

Внешне тепловой насос воздух-воздух напоминает блок кондиционера, бывает разных размеров

Тепловой насос «воздух-воздух» для отопления дома относится к оборудованию, принадлежащему сфере альтернативной энергетики. Задача такого теплонасоса – забрать тепло из воздушных масс на улице и им обогреть жилые и нежилые помещения. Для эффективной и бесперебойной работы нужно использовать какой-либо сгораемый вид топлива.

Визуально теплонасос напоминает инверторный кондиционер или сплит-систему, состоящую из внутридомового и наружного блока. Принцип работы больше напоминает холодильник, только с обратным действием.

Принцип действия и устройство

При разработке оборудования в основу легло физическое явление термодинамики – при испарении жидкость охлаждает поверхность, на которой рассеивается.

По такому принципу работают холодильники. Внутренняя полость оснащена трубками, по которым под высоким давлением циркулирует хладагент. Из полости морозильной камеры он поглощает тепло, при этом сам немного нагреваясь. Собранное тепло выделяется в комнату.

Для охлаждения хладагент сжимается в компрессоре. Фреон в каждом рабочем цикле изменяет свое агрегатное состояние из газообразного в жидкое и обратно.

При минусовой температуре в атмосфере содержится тепловая энергия, обогревающая дом

Тепловой насос «воздух-воздух» работает по аналогичному принципу, только тепло поглощает не из закрытой морозильной камеры, а с улицы. Даже если за окном минусовая температура, в атмосфере содержится тепловая энергия.

Оборудование включает в себя следующие сегменты:

  • вентилятор и конденсатор для подачи прогретого воздуха в помещение;
  • компрессор;
  • медные трубки для транспортировки фреона между домом и улицей;
  • испаритель с вентилятором принудительного обдува;
  • расширительный клапан.

Преимущества и недостатки

На каждый потребленный кВт энергии устройство выдает 4 – 5 кВт тепла

Воздушные теплонасосы, как и другие любые виды оборудования, имеют достоинства и недостатки.

К числу основных преимуществ относят:

  • Универсальность использования. С помощью данного вида оборудования удается обогревать и охлаждать помещения.
  • Простота использования. Для эксплуатации системы достаточно установить необходимый температурный режим. Сделать это можно удаленно при помощи дистанционного пульта управления или непосредственно на дисплее.
  • Экологичность. Благодаря таким системам у человека есть возможность полностью отказаться от сжигания дров, угля, природного газа и других видов топлива, которые засоряют окружающую среду продуктами горения.
  • Приемлемая стоимость. Ценовая политика позволяет приобрести теплонасос практически всем желающим. Можно соорудить ее даже самостоятельно.
  • Экономичность. Теплонасосы «воздух-воздух» имеют высокий коэффициент теплоотдачи при минимальных энергетических затратах. Оборудование выдает 4-5 кВт тепла за каждый потребленный 1 кВт электроэнергии.
  • Пожаробезопасность. Для продуцирования тепла нет необходимости использовать горючие или пожароопасные составы. Даже нарушения в работе системы не способны повлечь за собой возгорание.

Обладатели сплит-систем выделяют следующие недостатки:

  • при отсутствии энергоснабжения система работать не будет, при нестабильной подаче ресурса рекомендуется дополнительно устанавливать генератор;
  • в воздухе в течение всего времени работы вентиляторов будет висеть пыль;
  • при похолодании наблюдается рост электропотребления;
  • эффективность работы системы зависит от температуры на улице;
  • незначительный, но все, же шумовой фон.

Тепловые насосы типа «воздух-воздух» эффективны в работе, пока температура воздуха не опускается ниже -10 градусов. Если загородный дом построен в регионе с холодным климатом, дополнительно нужно устанавливать камин или котел.

Отличия от кондиционера

Обогрев насосом обходится дешевле, чем инверторным кондиционером

Визуально тепловой насос и кондиционер похожи, но технические и конструктивные характеристики разные.

Внешний тепловой насос используется для обогрева помещений на протяжении всего года. Кондиционер преимущественно используют для охлаждения помещения в жару.

Основная задача теплонасоса – обогрев, но многие модели способны и охлаждать воздух. Однако по энергоэффективности такие системы существенно уступают кондиционерам.

Кондиционеры тоже могут нагревать воздух в комнатах, но в этом случае они потребляют большое количество электроэнергии, что может в конце месяца «сильно ударить по карману».

Ссылка на основную публикацию