Что такое воздушный тепловой насос – устройство и возможности. Что такое тепловой насос

В коллекторах этого типа используются трубы с сечением 25, 32 или 40 мм. Их можно укладывать различными способами, включая спираль, молнию, змейку или петлю. При использовании серпантинной разводки между трубами должно быть расстояние 0,6-1 метр (обычно 80 см).

Тепловой насос для отопления дома – принцип работы, виды и монтаж

Тепловые насосы — это устройства для передачи тепла от источника к потребителю. Тепло самопроизвольно передается от теплого тела к холодному. Насос переносит тепло в обратном направлении. Конструкция состоит из компрессора, теплового расширительного клапана, испарителя и конденсатора. Типичным примером теплового насоса является кондиционер воздуха.

Тепловые насосы для отопления только начинают использоваться в частных домах. Одним из основных преимуществ этого метода отопления является низкое энергопотребление, но высокое тепловыделение. Существуют следующие типы оборудования, отсортированные по источнику тепла

Чтобы знать, какой тип насоса выбрать для использования в доме, рекомендуется изучить функции и принципы работы каждой модели. Также важно знать ограничения каждого типа.

Принцип действия тепловых насосов

Принцип работы бытового нагревательного прибора основан на том, что вещество (хладагент) может отдавать или принимать тепловую энергию при изменении состояния. Эта идея лежит в основе работы холодильников (которые нагревают заднюю часть прибора).

Тепловой насос для отопления работает следующим образом:.

1. Поступающий агент охлаждается на 5 градусов в испарительном отделении за счет энергии, получаемой от нагревательного средства.
2. Более холодный фактор поступает в компрессор, который сжимает его и нагревает в результате своей работы.
3. Уже горячий газ поступает в теплообменный отсек, где отдает собственное тепло в систему отопления.
4. Концентрированный хладагент возвращается в начало цикла.

Есть также несколько моделей с реверсивным режимом работы. Это означает, что эти устройства работают на охлаждение здания даже летом. Тепло отправляется в хранилище и используется для отопления в холодное время года.

Устройство

Тепловые насосы для отопления дома состоят из различных основных контуров.

• Контур хладагента, который переносит энергию от источника тепла.
• Фрунтовый контур, который периодически испаряется, забирает тепловую энергию из первого контура, снова концентрирует ее и передает тепло в третий контур, и
• Контур, по которому циркулирует жидкость. Это способ передачи тепла в отоплении.

Эксплуатация тепловых насосов для отопления дома выгодна с финансовой точки зрения. Это объясняется тем, что устройство не требует высокой мощности (соответственно, потребление электроэнергии не выше, чем у обычного бытового прибора) и производит в четыре раза больше тепла по сравнению с потребляемой электроэнергией.

Также нет необходимости прокладывать отдельную линию электропроводки для подключения насоса.

Плюсы и минусы

Прежде чем принять решение об использовании теплового насоса, необходимо ознакомиться с преимуществами и недостатками его работы. Основными преимуществами тепловых насосов являются

• Низкое энергопотребление для отопления дома, и
• Отсутствие необходимости в регулярных осмотрах и техническом обслуживании. Это делает тепловые насосы экономически выгодными до минимума.
• Может быть установлен в любом месте. Насосы могут работать на воздухе, почве, воде или любом другом источнике тепловой энергии. Это позволяет установить его практически в любом месте дома. Устройство также является лучшим решением для отопления, если вы находитесь вдали от газовой сети. При отсутствии электричества компрессор может работать на бензине или дизельном топливе.
• Дом отапливается автоматически. Нет необходимости в дополнительном топливе или других средствах контроля, как в случае с котельными системами.
• Отсутствует загрязнение окружающей среды вредными газами или веществами. Все используемые хладагенты абсолютно безопасны и экологичны.
• Противопожарная защита. Отсутствует риск взрыва или повреждения дома из-за перегрева тепловых насосов.
• Возможность работы даже в холодных зимних условиях (до -15°C),.
• Высококачественные тепловые насосы для бытового отопления могут работать до 50 лет. Замена компрессора требуется только раз в 20 лет.

Использование тепловых установок в мире

Практика применения таких тепловых установок во всем мире насчитывает более 50 лет. Основными движущими силами этого явления являются растущая стоимость традиционных энергоресурсов и широкая поддержка правительствами многих стран использования альтернативных источников энергии.

В результате количество тепловых насосов быстро растет (до 10-30% в год), что делает их установку более дорогой. В настоящее время число этих устройств превышает 270. Системы отопления более активно используются в США и Канаде. На их долю приходится до половины всех установок, используемых в мире.

Россия, несмотря на активное использование тепловых насосов, отстает от мировой тенденции их применения. Очевидно, что здесь играет роль наша вера в полное обеспечение природными ресурсами. Поэтому не во всех населенных пунктах страны есть газопроводы. Мировой опыт использования тепловых насосов иллюстрирует положительную тенденцию в развитии их применения.

Поэтому тепловые насосы являются эффективным способом отопления частных домов. На сегодняшний день в России и странах СНГ использование этого оборудования не получило широкого распространения, в то время как в Европе и США такое оборудование активно используется для отопления.

Что такое воздушный тепловой насос – устройство и возможности

Эффективные бытовые системы отопления заменяют традиционные виды отопления газом, твердым топливом и электричеством. Тепловые насосы с воздушным источником тепла — одна из самых популярных альтернатив.

Преимущества включают более низкие затраты по сравнению с геотермальными установками и возможность использовать его для создания новых и модернизации старых систем отопления. Тепловые насосы особенно востребованы в системах «пассивных домов» (жилых зданий), спроектированных по принципу минимального потребления тепла и внедрения энергосберегающих технологий.

Что такое воздушный теплонасос

Простейшие тепловые насосы были разработаны еще в 1852 году и назывались «тепловыми мультипликаторами». Лорд Кельвин открыл основной принцип работы, который лежит в основе всех современных систем отопления.

Согласно законам физики, тепло передается от нагретого объекта к объекту с более низкой температурой. Однако возможен и обратный процесс, если для этого используется дополнительная энергия.

Вскоре после этого было обнаружено начало обратного цикла Карно. Вещества поглощают тепло при испарении и отдают его после концентрации на поверхности. Этот закон лежит в основе работы холодильников и кондиционеров. Низкотемпературные тепловые насосы работают только в «обратном направлении», как и эти приборы.

Некоторые кондиционеры используют этот принцип, предлагая потребителям кондиционирование воздуха, которое может работать на обогрев помещения. Однако системы кондиционирования воздуха плохо работают при отрицательных температурах, поскольку основная задача техники — охлаждать, а не нагревать.

Низкотемпературные тепловые насосы с воздушным источником для бытового отопления работают по этому природному закону. Как на самом деле работает отопление?

• • Каждое тело имеет высокую или низкую потенциальную энергию, даже в охлажденном состоянии. Даже если температура равна нулю, в воздухе все равно остается некоторое количество тепла. При температуре -15°C теплее, чем при -25°C. При температуре -5°C тепло в воздухе еще выше. Принцип работы теплового насоса с воздушным источником позволяет извлекать небольшое количество тепловой энергии, оставшейся после зимнего сезона, и транспортировать ее в помещение.
  • • Наружные блоки, устанавливаемые на улице, содержат змеевик с испарителем. Флооны испускаются в контур. Фреон — это жидкость, которая свободно превращается в газ снова и снова. Фреон поглощает столько же тепла, сколько испаряет, и остается при температуре ниже нуля.
    • • Газ поступает в компрессор. Компрессор создает высокое давление и условия, которые превращают фреон обратно в жидкость.
      • • Под давлением фреон нагревается и поступает в конденсатор. В блоке газ преобразуется в жидкость и отдает все тепло, полученное наружным блоком.

        Тепловые характеристики теплового насоса «тепло/вода» зависят от температуры наружного воздуха. По этой причине производители предлагают подключать к тепловому насосу дополнительную систему отопления. Это компенсирует недостаток тепловой энергии, когда температура наружного воздуха опускается ниже -15°C. Несмотря на снижение эффективности, холодная эксплуатация продолжается.

        Существует несколько типов тепловых насосов с источником воздуха, которые отличаются принципами, используемыми для обогрева помещения.

        Тепловые воздушно-водяные насосы

        Бытовые системы отопления и горячего водоснабжения на основе воздушных тепловых насосов очень эффективны для использования в средних широтах Российской Федерации. Средний COP (коэффициент преобразования) составляет 3. На каждый 1 кВт приходится 3 кВт выработанной тепловой энергии.

        Принцип работы такой же, как и у других сменных насосов, но с некоторыми отличиями.

        И это можно понять, если обратить внимание на нормальную работу морозильной камеры. Вся внутренняя часть должна быть матовой и не должна касаться задней стенки. В противном случае вы можете обжечься.

        Что такое тепловой насос

        

        Ответственный редактор Пармон Анна Сергеевна

        Тепловые насосы, безусловно, перспективны, и их конструкции постоянно совершенствуются. В некоторых странах Западной Европы, таких как Германия, Швеция и Норвегия, правительство субсидирует рынок и установку таких систем, поощряя граждан полагаться на экологически чистые энергоэффективные системы отопления.

        

        VRF-системы: в чем особенности мультизональных систем кондиционирования и какова их стоимость

        ©2021 «Аргументы и факты», генеральный директор Руслан Новиков. Игорь Черняк, главный редактор еженедельного журнала «Дискуссия и факты». Денис Караимо, директор по цифровому развитию и новым медиа AIF.RU. Владимир Шушкин, главный редактор aif.ru

        СМИ «AIF.RU» зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и СМИ (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ № ФС 77-78200″. Сайт ‘AIF.RU’ работает при финансовой поддержке Федеральной службы по печати и массовым коммуникациям.

        Редактор сайта: В.С. Шушкин, e-mail: karaul@aif.ru, тел. 8495 783 83 83 57. 16+.

        Все права защищены. Копирование и использование цитат из всего документа запрещено при условии наличия гиперссылки на сайте AIF.RU.

        Тепловые насосы оснащены испарителем, конденсатором и компрессором для повышения давления. Все устройства подключены к замкнутому контуру. В этих трубах циркулирует фреон — углеводород с очень низким уровнем кипения. В холодной части контура он влажный, а в теплой — превращается в газ.

        Особенности эксплуатации тепловых насосов

        Чтобы минимизировать риск разрушения теплового насоса и работать максимально эффективно, необходимо обеспечить разницу температур между охладителем и 5°C дельты (температурного напора) на входе и выходе теплообменника. Теплообменник предназначен для регулирования 3-фазного электропитания, а также для защиты оборудования от перепадов напряжения. Еще один оттенок — должна быть выполнена высококачественная изоляция (максимально допустимый уровень теплопотерь — менее 100 Вт/м²).

        Основным преимуществом ТТХ является то, что коэффициент полезного действия в несколько раз выше, чем у обычных электрических систем отопления или кондиционирования воздуха. Например, даже в современных экономичных электронагревателях количество производимого тепла примерно равно затраченной энергии.

        Тепловые насосы завершили соревнование в этой области — они производят в три-семь раз больше тепловой энергии (COP), чем при использовании электричества. COP — это единица измерения производительности теплового насоса.

        Другие преимущества установки тепловых насосов включают

        • Более длительный срок службы. При соблюдении правил эксплуатации и своевременном техническом обслуживании насосы могут работать десятилетиями (до 30 лет и более) без поломок и ремонта. Единственным «слабым звеном» в этих системах является компрессор, который необходимо заменять каждые 15-20 лет.
        • Значительная экономия затрат на топливо. Цены на энергоносители в России постоянно растут, а долгосрочные могут сэкономить много денег.
        • Гибкость использования. Большинство моделей тепловых насосов обладают замечательной особенностью — реверсивностью: летом они охлаждают дом, а в холодное время года обеспечивают обогрев.
        • Полная автоматизация. Полная автоматизация обеспечивается соответствующими настройками на тепловом насосе. Пользователю нужно только отрегулировать температуру нагрева зимой и охлаждения летом.
        • Широкий географический диапазон применения. Различные типы тепловых насосов могут использоваться в разных районах и климатических условиях. Для тепловых насосов источником тепла может быть земля, воздух или вода.
        • Перспективы полной автономии. Используя солнечные батареи в качестве источника энергии, вы можете построить полностью автономный дом даже в самых отдаленных местах, обеспечивая себя только отоплением, водой и электричеством.
        • Минимальное обслуживание. Надежность и долговечность оборудования обеспечивает низкую стоимость эксплуатации.
        • Полностью бесплатный источник тепла. Мы до сих пор не платим за воздух, которым дышим, воду в наших водоемах или землю под ногами — с SITHYA они становятся неограниченным источником тепловой энергии.

        С другой стороны, у этих систем есть и недостатки, и следует отметить следующие моменты

        Высокая стоимость самого оборудования и его установки. Первоначальные затраты очень высоки, и TH не окупается сразу. В среднем это занимает 3-7 лет. Только воздухонагреватели (воздушные насосы) с минимальными затратами на установку быстро гаснут.

        Ориентация на системы отопления с более низкими температурами теплоносителя. Тепловые насосы подходят для систем напольного отопления с температурой 35-40°C.

        Выбираем тепловой насос: основные критерии

        При покупке такого оборудования рекомендуется выбрать подходящую модель в соответствии со следующими критериями

        • Климатические условия в регионе, где вы живете. Ограниченное число моделей подходит для ледяных зимних регионов, но
        • Доступ к источникам тепловой энергии. В случае геотермальных насосов — это наличие свободной площади на участке, а в случае гидротермальных ТН — наличие водоемов, грунтовых вод на участке, наличие в районе
        • отапливаемая площадь объекта, энергоэффективность. Чем больше дом, тем сложнее и дороже становится тепловой насос. Мощные модели требуют значительных затрат на установку.
        • Бюджет закупки. Наиболее доступными являются тепловые насосы, которые не требуют больших затрат на установку.

        Расчет мощности теплового насоса. Насколько мощным должен быть насос? Для расчета необходимой мощности необходимо знать следующие параметры: тепловую мощность системы отопления, общую площадь поверхности трубок испарителя и конденсатора и количество рабочего масла (теплоносителя).

        Удобное решение в этом случае — использовать для расчета электронный калькулятор. В большинстве случаев вам потребуется войти в систему.

        • высота потолка и общая площадь дома (рассчитывается отапливаемая площадь); и
        • Жилая зона (определяется средняя температура), …
        • энергоэффективность объекта (степень изоляции дома) — рассчитывается мощность, необходимая тепловому насосу.

        Пример расчета. Для отопления дома площадью 150 м² мы рекомендуем эффективность теплового насоса 11-13 кВт.

        

        Практические советы по выбору ТН

        Тепловые насосы являются технически сложным и дорогостоящим оборудованием, и к их покупке следует подходить ответственно.

        Перед покупкой рекомендуется обратиться в профессиональную компанию для проектирования и проведения необходимых расчетов.

        Рекомендуется обращаться в одну и ту же компанию, которая предлагает широкий спектр услуг, включая продажу, установку и обслуживание оборудования.