Топлотна пумпа ваздух-ваздух: принцип рада, дизајн, избор и прорачуни

Да ли желите да инсталирате конвекторско грејање у свом дому, где се топлотна пумпа ваздух-ваздух користи за загревање расхладне течности, пружајући значајну уштеду на трошковима грејања? Слажете се да је добијање пуноправног грејања у компанији са топлом водом практично бесплатно веома примамљив подухват.

Али не знате како да направите такав систем за загревање просторија на алтернативни начин и добијање топле воде за кућне потребе?

Помоћи ћемо вам да решите ово питање - чланак покрива принцип рада и дизајн пумпе. Такав систем ће морати да троши енергију само на рад компресора, а главна запремина топлоте ће једноставно бити узета са улице из атмосфере, за коју још нисмо тражили новац.

Такође се разматрају предности његове имплементације у систем и значајни недостаци. Посебна пажња посвећена је избору и прорачуну пумпе.

А за оне који воле да раде све својим рукама, предлажемо да сами направите такву пумпу, користећи доступне материјале. Као помоћ, пружамо фотографске материјале и видео препоруке о дизајну и раду ваздушне топлотне пумпе.

Карактеристике топлотне пумпе ваздух-ваздух

Свака топлотна пумпа спада у опрему из сфере алтернативна енергија. Узима топлотну енергију ваздушних маса на улици, из околног простора у затвореном простору, како би њоме загрејала стамбене и нестамбене објекте.

Не користи никаква запаљива горива.

Спољашња топлотна пумпа (ТН) ваздух-ваздух је сличан инвертер клима уређају, сплит систем из спољашњег и унутрашњег блока.

А по принципу рада више подсећа на фрижидер, само што делује „обрнуто“. Али за разлику од обе, ова топлотна пумпа је способна да хлади и загрева ваздушне масе у кући.

Топлотна пумпа узима топлотну енергију ниског квалитета из спољашње атмосфере и са њом загрева ваздух у просторији до угодних температура

Принцип рада и унутрашња структура

Рад ХП-а ваздух-ваздух заснива се на једноставном физичком феномену термодинамике – када течност испарава, она хлади површину са које је распршена. На пример, пара изнад шоље топлог чаја показује исти ефекат.

На овом принципу ради обичан фрижидер. Унутар њега су цеви кроз које циркулише расхладно средство под високим притиском. Узима топлоту из унутрашњости замрзивача, постаје мало топлије.

Затим се прикупљена топлота пушта у ваздух просторије кроз измењивач топлоте (решетка на задњој страни фрижидера).

Зими топлотна пумпа ваздух-ваздух загрева ваздух у просторији, а лети може да га охлади

А да би се расхладно средство охладило на радне температуре, компримује се у компресору. Штавише, током радног циклуса фреон унутар система компресор-кондензатор-испаривач стално прелази из гасовитог у течно и назад.

Топлотна пумпа извора ваздуха функционише на потпуно исти начин. Само узима топлоту са улице, а не из затвореног замрзивача. Чак и ако је напољу мраз, још увек има много топлотне енергије у атмосфери.

Да би произвела топлоту, топлотној пумпи је потребна само енергија која се троши за рад компресора. На дијаграму је детаљно приказан процес преноса топлоте

Топлотна пумпа ваздух-ваздух састоји се од следећих елемената:

• компресор;
• испаривач са вентилатором принудног ваздуха;
• експанзиони вентил;
• бакарне цеви за пумпање фреона између улице и куће;
• кондензатор са вентилатором који доводи загрејани ваздух у просторију.

Прва три елемента чине спољашњу јединицу, а последњи припада унутрашњем делу топлотне пумпе. Топлотно изоловане бакарне цеви су дизајниране за континуирано кретање расхладне течности између ових модула сплит система.

Кретање фреона у топлотној пумпи одвија се у зачараном кругу, услед чега се он стално скупља и шири

Алгоритам рада топлотне пумпе ваздух-ваздух је следећи:

1. Спољни ваздух се увлачи у спољашњу јединицу помоћу вентилатора и потискује кроз ребра спољашњег испаривача. Фреон који циркулише кроз измењивач топлоте апсорбује топлотну енергију доступну у њему, док прелази у гасовито стање.
2. Гас тада улази у кондензатор, где се компресује. А затим се пумпа кроз бакарне цеви до унутрашње јединице.
3. У кондензатору који се налази у кући, гас се поново претвара у течност, преносећи топлоту на унутрашњи ваздух.
4. Затим се вишак притиска ослобађа кроз експанзиони вентил, а течни фреон се поново шаље у примарни испаривач.

Температура фреона који улази у спољашњу јединицу је увек нижа од температуре околине. Због тога увек узима топлоту из атмосфере.

Али ниво "хлађења" расхладне течности у систему је константан, а спољна температура стално варира.Из тог разлога, у тешким мразима, ТН губи своју ефикасност.

Циклус кретања расхладне течности топлотне пумпе ваздух-ваздух: 1. компримује се компресором, 2. кондензује се у измењивачу топлоте дајући топлоту, 3. улази у спољашњи измењивач топлоте у облику течности, 4. тамо испарава, хватајући топлотну енергију спољашње средине током испаравања, 5. поново се враћа у кондензатор

Да би се повећала снага топлотне пумпе, површине кондензатора и испаривача су направљене што је могуће веће. А за несметан рад зими, екстерни измењивач топлоте је опремљен сопственим системом одмрзавања.

Предности и мане ваздушне топлотне пумпе

Сваки технички сложен систем има своје предности и мане. Рекламне брошуре су једна ствар, али у стварности власници топлотних пумпи ризикују да наиђу на одређене проблеме.

Јединице за грејање/хлађење ваздух-ваздух су корисне из више разлога.

Главне предности укључују:

• Свестраност. Системи омогућавају загревање и хлађење просторија у зависности од намене просторије, потреба и климатске сезоне.
• Пријатељство животне средине. Они омогућавају потпуно заустављање сагоревања природног гаса, угља, огревног дрвета итд., који загађују природну средину производима сагоревања.
• Лако се инсталира. Састављање система од фабрички произведених компоненти није тешко. Можете сами да направите топлотну пумпу користећи доступне материјале.
• Безбедност од пожара. Процес генерисања топлоте не укључује употребу горива. Чак и поремећаји у раду инсталације неће довести до пожара.
• Економичан. Привлачне су због високог коефицијента преноса топлоте уз минималне трошкове (за 1 кВ потрошене електричне енергије производе 4-5 кВ топлоте). Осим тога, брзо се плаћају.
• Приступачност. Трошкови фабрички направљених система омогућавају скоро свима да купе топлотну пумпу. Инсталација коју сте сами направили биће практично бесплатна.
• Лакоћа коришћења. Технички најсложенији уређај у систему је компресор, чије одржавање је тешко носити. Са типичним оптерећењем топлотних пумпи, компресори ретко покваре пре времена које је обећао произвођач.

Довољно је организовати грејање у једној просторији инсталирати сплит систем, окачење спољног модула на фасаду, а конвектор на унутрашњем зиду. Да бисте загрејали неколико просторија, мораћете да инсталирате канале за дистрибуцију загрејаног ваздуха.

За сваки потрошени киловат електричне енергије, топлотна пумпа производи до пет киловата топлотне енергије

Сва контрола топлотне пумпе ваздух-ваздух врши се уграђеном аутоматизацијом. Нећете морати да обраћате посебну пажњу на рад и конфигурацију овог система. Само ћете морати редовно да чистите филтере за ваздух и да их повремено мењате.

Међу негативним аспектима топлотних пумпи су:

• иако безначајна, али ипак позадинска бука;
• директна зависност ефикасности система од спољне температуре;
• повећање потрошње енергије када је напољу хладно;
• прашина која стално виси у ваздуху због непрекидног рада вентилатора и конвекције ваздуха у просторији;
• зависност од напајања (за непрекидан рад ће бити потребан генератор).

На спољним температурама до -10°Ц све функционише савршено, топлота која се узима са улице је сасвим довољна да створи угодне услове у кући. Али са даљим хлађењем, ефикасност пумпе за сечење се смањује.

Ако је викендица изграђена у подручју са хладном климом и јаким мразом зими, онда не можете без додатног котла или камина.

У топлој клими, топлотна пумпа са ваздушним извором без проблема се носи са задацима грејања приватне куће, али у тешким мразима додатни извор топлоте неће шкодити

За уређење ваздушног грејања Такви системи су идеални. Минимална потрошња енергије, напори при инсталацији и проблеми одржавања. Али не могу да загреју воду. Да бисте то урадили, мораћете додатно да инсталирате котао или да се повежете на централизоване мреже.

Топлотне пумпе ваздух-ваздух су оптималан начин загревања објеката од дрвета или СИП-а. Такве зграде имају мале топлотне губитке, а капацитет ваздушне топлотне пумпе за њихово загревање је обилан.

Лети се топлотна пумпа ваздух-ваздух може користити за загревање воде у базену

Фундаменталне разлике од клима уређаја

Споља, топлотна пумпа ваздух-ваздух је слична клима уређају за домаћинство. Али има своје карактеристичне карактеристике дизајна и техничке карактеристике.

Први уређај се користи као главни извор грејања, који ради током целе године. А други је више намењен за хлађење ваздуха у летњој врућини.

Главна функција топлотне пумпе је грејање. Међутим, многи модели су такође способни за хлађење ваздуха у затвореном простору. Али у овом режиму рада они су значајно инфериорнији од клима уређаја у смислу енергетске ефикасности. Ово је прилично екстреман случај њихове употребе.

По изгледу, клима уређај и грејач ваздуха су слични, али имају потпуно различите намене и карактеристике перформанси

С друге стране, многи инвертер клима уређаји може загрејати ваздух у затвореном простору. Али троше много више електричне енергије него топлотне пумпе. Сваки уређај има своју сврху.

Употреба ХП-а ваздух-ваздух је пре свега прелазак на обновљиве изворе енергије.

Ови системи су исплативи, упркос великом почетном улагању новца. Смањење рачуна за грејање плаћа све почетне трошкове.

Избор и прорачун топлотне пумпе

Топлотна пумпа ваздух-ваздух ће бити ефикасна само ако је правилно одабрана. Неопходно је унапред израчунати његову снагу у зависности од квадратуре куће. И тек онда погледајте цене различитих произвођача.

У прорачунима се користи коефицијент енергетске ефикасности ЦОП (однос ХП снаге и утрошене енергије).

У „условима стаклене баште“ често достиже 4–5 поена, а најсавременији модели достижу 7–8. Међутим, када спољна температура падне на -15–20°Ц, ова цифра нагло пада на само два.

Топлотна пумпа производи оптималне перформансе грејања на спољним температурама од -10...+10 степени Целзијуса, тако да одузима до ¾ топлотне енергије са улице.

Ат прорачун загревања ваздуха мора се узети у обзир:

• топлотна изолација и инсолација просторија;
• површина соба;
• број људи који живе у викендици;
• општи климатски услови подручја где се кућа налази.

За већину домова потребно је око 0,7 кВ снаге топлотне пумпе на сваких десет квадратних метара. Али овде је све сасвим произвољно. Ако су плафони виши од 2,7 м или су зидови и прозори лоше изоловани, онда ће бити потребно више топлоте.

Постоји много произвођача топлотних пумпи ваздух-ваздух у Азији и Европи.

Системи имају добре критике од Даикин, Димплек, Хитацхи, Ваиллант, Митсубисхи, Фујитсу, Царриер, Аертец, Панасониц И Тосхиба. Скоро сви њихови модели су прилагођени домаћим условима рада и добро су се доказали.

Чак и са ударима напона, они се не ломе и настављају да раде исправно након укључивања струје.

Цена рада ваздушних топлотних пумпи варира од 90 до 450 хиљада рубаља. Овде много зависи не само од снаге јединице, већ и од додатне функционалности и земље произвођача.

Одабрани модели допуњују:

• филтери за пречишћавање и дезинфекцију ваздуха;
• резервни грејачи;
• електрични генератори;
• ГСМ модули за управљање системом;
• јонизатори и озонизатори.

Пракса показује да при мразевима испод -15 ° Ц, просторије које се загревају само топлотно-ваздушном пумпом постају хладне. А без додатног грејача, собе искрено не миришу удобно.

Међутим, у јужним регионима, где су такви мразеви ретки, ХП је прилично ефикасан и више него оправдава потрошен новац уштедом енергетских ресурса.

Домаће из старог фрижидера

Прилично је тешко саставити топлотну пумпу ваздух-ваздух од појединачних компресора и кондензатора без специјализованог инжењерског знања. Али за малу собу или стакленик можете користити стари фрижидер.

Најједноставнија ваздушна топлотна пумпа се може направити од фрижидера тако што се у њу прошири ваздушни канал са улице и окачи вентилатор на задњу решетку измењивача топлоте

Да бисте то урадили, потребно је да направите две рупе на предњим вратима фрижидера. Кроз први ће улични ваздух улазити у замрзивач, а кроз други доњи ће се испуштати назад на улицу.

Истовремено, током проласка кроз унутрашњу комору, одаће део топлоте присутне у њој фреону.

Такође можете једноставно уградити расхладну машину у зид са отвореним вратима према споља, а измењивачем топлоте позади у просторију. Али треба узети у обзир да ће снага таквог грејача бити мала, а троши много електричне енергије.

Ваздух у просторији се загрева измењивачем топлоте на задњој страни фрижидера. Међутим, таква топлотна пумпа може да ради само на спољним температурама које нису ниже од плус пет Целзијуса.

Ови кућни апарати су намењени само за унутрашњу употребу.

У великој викендици, систем грејања ваздуха ће морати да буде допуњен ваздушним каналима који равномерно дистрибуирају топли ваздух у свим просторијама

Инсталација топлотне пумпе ваздух-ваздух је изузетно једноставна. Неопходно је уградити спољашње и унутрашње блокове, а затим их повезати једни са другима помоћу кола са расхладном течношћу.

Први део система се поставља на отвореном: директно на фасаду, кров или поред зграде. Други у кући може се поставити на плафон или зид.

Препоручује се постављање спољне јединице неколико метара од улаза у викендицу и даље од прозора, не заборавите на буку коју производи вентилатор.

А унутрашњи је уграђен тако да се ток топлог ваздуха из њега равномерно шири по просторији.

Ако планирате да загрејете кућу са неколико просторија на различитим спратовима помоћу топлотне пумпе ваздух-ваздух, мораћете да инсталирате систем вентилационих канала са принудним ваздухом.

У овом случају, боље је наручити пројекат од надлежног инжењера, иначе снага грејача можда неће бити довољна за све просторије.

Мерило електричне енергије и заштитни уређај морају бити у стању да издрже вршна оптерећења која ствара топлотна пумпа. Када напољу дође до изненадног хладног удара, компресор почиње да троши струју вишеструко више него обично.

За такав грејач ваздуха најбоље је поставити засебан доводни вод са разводне плоче.

Посебну пажњу треба посветити уградњи фреонских цеви. Чак и најмања струготина унутра може оштетити опрему компресора.

Овде не можете без вештина лемљења бакра. Уопштено говорећи, допуњавање расхладног средства треба поверити професионалцима како би се касније избегли проблеми са цурењем расхладног средства.

Корак по корак упутства за прављење топлотне пумпе из фрижидера су описана у Овај чланак.

Закључци и користан видео на тему

Принцип рада термалног сплит система ваздух-ваздух:

Ваздушна топлотна пумпа у систему грејања двоспратне куће:

Инвертер клима уређај или ваздушна топлотна пумпа - шта је боље?

Топлотне пумпе ваздух-ваздух су високо ефикасни уређаји. Једноставни су за одржавање, практични за употребу и економични.

Сада постоји велики избор сличних система у продаји, можете одабрати инсталацију грејања за сваки дом. Само треба правилно израчунати његову снагу, а онда ће ефикасно служити дуги низ година.

Шта мислите о ефикасности и изводљивости коришћења топлотних пумпи ваздух-ваздух? Поделите своје мишљење, оставите повратне информације о коришћењу јединица и поставите питања. Образац за коментар се налази испод.