Обогрев дома тепловым насосом воздух-вода

Тепловой насос с передачей тепла от воздуха к воде – это революционная система рециркуляции энергии, которая снижает нагрузку на окружающую среду, повторно используя тепло, вырабатываемое в повседневной жизни.

Тепловой насос «воздух-вода» — один из продуктов, воплотивший в себя непревзойденные технологии, позволяющие обеспечить минимальное потребление энергии, безопасность и надежность эксплуатации.

Высокоэффективный тепловой насос «воздух-вода»

Тепловые насосы на каждый потребленный 1,00 киловатт электрической энергии способны вырабатывать до 4,44 кВт тепловой, что делает эту систему намного эффективнее всех традиционных способов создания микроклимата.

Принцип действия теплового насоса

Тепловой насос «воздух-вода» — это система, обеспечивающая отопление, горячее водоснабжение и охлаждение зданий. В общих словах принцип действие теплового насоса при работе на нагрев можно описать следующим образом:

• Наружный блок с помощью хладагента отбирает тепловую энергию из наружного воздуха (источник тепла). Хладагент поступает в компрессор, где после сжатия его температура увеличивается.
• Горячий хладагент (теперь в форме газа) поступает в теплообменник внутреннего блока фреон-вода.
• Хладагент передает тепло воде, которая затем переносит его к элементам климатической системы.
• Хладагент (снова в жидкой фазе) возвращается в наружный блок, и цикл повторяется.

При работе на охлаждение тот же процесс происходит в обратном порядке – хладагент отбирает тепло из воды, передает в наружный блок, а затем – в воздух.

Внутренний блок определяет, когда необходимо включить наружный, основываясь на данных, полученных от температурного датчика.

Если тепла требуется больше, чем может обеспечить наружный блок, внутренний блок подключает к работе дополнительный электрический нагреватель или другое подсоединенное нагревательное устройство.

Преимущества

Низкие эксплуатационные расходы благодаря инверторному управлению компрессором. Скорость компрессора регулируется в зависимости от потребности в тепле/холоде. При работе на нагрев система имеет самый большой в отрасли коэффициент СОР – 4,08

• Объединив бак для горячей воды с водяным теплообменником внутреннего блока, удалось получить компактный размер блока – основание 600х650 мм. Схемы электропроводки и фреонового трубопровода упростились с изменением конструкции внутреннего блока.
• Максимальная температура подаваемой воды 65°C при условии использования дополнительного нагревателя достаточной мощности, чтобы система могла компенсировать нерегулярное и избыточное потребление горячей воды (при использовании только компрессора макс. температура воды 58°C).
• Различные установки температуры дезинфекции в зависимости от требований конкретной страны.
• Достаточное давление воды и ее качество поддерживаются благодаря прямой подаче воды, а не использованию воды из бака, это же снижает риск появления бактерий легионеллы
• Возможно подсоединение к внешним источникам тепла, включая солнечные коллекторы. Более подробная информация представлена в руководстве по монтажу.

Подбираем тепловой насос воздух-вода – как сделать расчет и подобрать марку

Альтернативные источники энергии, способные заменить традиционный газ, твердое топливо, уже давно используются в государствах ЕС и Америки.

В этих странах широкое применение получили так называемые «тепловые насосы», извлекающие энергию из земли, воздуха и воды. У каждой модели есть свои отличительные особенности, влияющие на рабочие параметры.

Тепловой насос воздух-вода, пользуется популярностью, благодаря простому подключению и эксплуатации, а также высокой экономичности и надежности.

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.

Производительность теплонасосов напрямую связана с температурой окружающей среды. Эта особенность гарантирует возможность применения ТН воздух-вода в средней и южной полосе России.

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.

Ограничение по температуре наружного воздуха делает нецелесообразным и даже невозможным установку воздушного теплонасоса для северных широт.

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.

Чтобы обеспечить максимальную экономичность отопления дома с помощью теплового насоса системы воздух-вода, потребуется грамотная проектная документация и квалифицированное выполнение монтажных работ.

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.

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.

Одно из наиболее распространенных решений, относительно эксплуатации теплового насоса, это использование системы для нагрева бассейнов.

С помощью оборудования, осуществляется подогрев воды в летний период, а также отопление помещения зимой.

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.

Схемы устройства теплового насоса воздух вода

В связи с регулярным повышением стоимости теплоносителей востребованными становятся альтернативные методы отопления. К примеру, практичный тепловой насос воздух вода, использующий для обогрева энергию воздуха. Установка не требует дорогостоящих расходных материалов, удобна в эксплуатации, безопасна.

В связи с немалой ценой заводской сборки агрегата у многих возникает интерес соорудить эту систему самостоятельно.

Особенности тепловой системы воздух-вода

Тепловой насос, которому посвящена эта статья, в отличие от других модификаций подобного устройства (в частности, вода-вода и грунт-вода), обладает рядом достоинств:

• экономит электричество;
• для установки не потребуются масштабные земельные работы, бурение скважин, получение специальных разрешений;
• если подключить систему к солнечным батареям, то можно обеспечить полную ее автономность.

Веское преимущество тепловой системы, извлекающей энергию ветра и передающей ее воде, заключается в стопроцентной экологической безопасности.

Перед тем, как приступать к конструированию насоса, необходимо выяснить, в каких случаях система проявляет себя максимально эффективно, а когда ее использование не целесообразно.

Тепловая насосная система, извлекающая энергию из воздушной массы, может использоваться для подогрева всех видов теплоносителей, применяющихся на территории СНГ: воды, воздуха, пара

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.

Тепловой насос лучше всего взаимодействует с водяной системой «теплый пол», не требующей нагрева теплоносителя свыше 40 — 45º С

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 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%.

Тепловые насосы поставляют достаточное количество энергии для обогрева воды в крытых частных бассейнах (+)

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.

На рисунке схематически показана реализация принципа элементарного теплового насоса, разделенного компрессором и расширителем на два контура — высокого и низкого давления

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.

Для сборки наружного блока понадобиться корпус и вентилятор из-под системы кондиционирования. Примерные параметры блока – 75х85х30 см

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.

Для создания змеевика медную трубку со стенками около 1 мм обматывают вокруг газового баллона, трубы или наполненной водой пластиковой бутылки

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.

Хладагент с маркировкой R22 согласно Монреальским постановлениям к 2030 году запланировано вывести из обращения. Для наполнения системы лучше использовать его заменитель — хладагент R422

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 разного диаметра и других специализированных устройств, 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.

Расчет мощности теплового насоса воздух-вода

Для обогрева помещения с площадью от 100 кв. м потребуется тепловой насос большей мощности. Вычислить необходимую мощность установки можно приблизительно, используя таблицу:

Данные таблицы помогут рассчитать площадь змеевика для создания установки той или иной мощности

Чтобы определить, какая мощность должна быть у компрессора, трубы каких диаметров следует использовать и другие важные данные при конструировании теплового насоса воздух-вода, необходимо обратиться к одному из способов:

• Воспользоваться онлайн-калькуляторами, размещенными на сайтах производителей теплообменников.
• Применить программное обеспечение CoolPack 1,46, Copeland.
• Пригласить специалиста, который произведет необходимые измерения и расчеты.

Площадь змеевика-конденсатора (ПЗК) можно вычислить по формуле:

ПЗК = М/0,8ДТ,

где М — мощность установки в кВт; 0,8 — коэффициент теплопроводности при контакте воды и меди; ДТ — разность температуры между поступающим и выходящим воздухом в системе.

Параметры теплового насоса, приведенные выше, подойдут для помещения до 100 кв. метров. Мощность установки — 5 кВт.

Если приобретать специальные теплообменники, то вполне возможно увеличить мощность установки до 10-15 кВт.

На рисунке представлена система, в которой теплообменники, компрессор, дроссель объединены в одном баке. В конструкции используются заводские теплообменники (+)

Обслуживание самодельной установки

Для качественной работы тепловой насос нуждается в дополнительном обслуживании. Если использовать устройство зимой (учитывая, что в корпусе не установлен дополнительный обогрев), то периодически блок придется отогревать, поскольку на его поверхности будет образовываться ледяная корка.

Также необходимо периодически:

• Очищать лопасти вентилятора от мусора – листьев, пыли, грязи, снега и т.д.
• Производить смазку компрессора согласно инструкции к нему.
• Менять масло в компрессоре и вентиляторе.

Кроме того, для нормального функционирования системы необходимо регулярно Проверять целостность медного трубопровода, силового кабеля, питающего компрессор, вентилятор и другие устройства.

Самодельный тепловой насос системы воздух-вода является одним из эффективных и недорогих устройств для дополнительного обогрева жилья. Изготовить и установить эту систему сможет любой желающий.

Отзыв о тепловых насосах «воздух-вода»

Тепловые насосы «воздух-вода» используют энергию атмосферного воздуха для нагрева (охлаждения) воды, обеспечивая работу систем отопления (охлаждения) и горячего водоснабжения, потребляя при этом значительно меньше электроэнергии в сравнении с традиционными электрическими приборами. Они широко применяются в Европе и Северной Америке для снижения затрат на отопление и ГВС.

Современные тепловые насосы воздух-вода способны эффективно вырабатывать тепловую энергию при температурах наружного воздуха до -25°С и даже -30°С, что обеспечивает возможность их применения в условиях суровой зимы.

Использование данного типа оборудования не требует специальных разрешений, а его монтаж достаточно прост — наружный блок устанавливается снаружи здания, а гидромодуль и накопительный бак (при их наличии, т.к. некоторые модели имеют моноблочную конструкцию) в любом помещении внутри дома.

В интернет-магазине Ru-Klimat представлены уже зарекомендовавшие себя в наших условиях модели ведущих производителей. У нас Вы можете купить тепловой насос воздух-вода с установкой по привлекательной цене.

• Для отопления дома тепловым насосом воздух-вода в качестве отопительных приборов наиболее эффективно использовать теплые полы.
• Это обусловлено принципиальной зависимостью производительности теплового насоса от разности температур наружного воздуха и теплоносителя на выходе устройства.
• Для теплого пола вполне достаточно температуры теплоносителя 35-50 °С, тогда как в традиционных секционных или панельных радиаторах она, как правило, должна поддерживаться на уровне 50-90 °С.

Недостатками использования теплых полов в качестве основного отопления можно считать большую инертность, что сильно замедляет реакцию на изменение температуры теплоносителя, и необходимость поддерживать температуру поверхности пола в пределах 30-35 °С, тогда как максимально комфортным является диапазон 25-27 °С.

Поэтому лучшим вариантом при отоплении тепловым насосом является совместное применение в качестве отопительных приборов теплых полов и низкотемпературных фанкойлов в соотношении тепловой мощности примерно 1:1.

При такой схеме фанкойлы будут выступать в роли доводчика температуры до комфортного уровня и амортизатора, быстро реагирующего на изменения температуры в помещении поддерживая ее на заданном уровне за счет увеличения или уменьшения интенсивности струи подогретого воздуха.

Еще одним явным преимуществом такой системы является ее готовность без дополнительных затрат решить задачи и отопления, и охлаждения, и даже воздухоочистки.

Фанкойл, по сути, это тепловентилятор, состоящий из вентилятора (fan) и теплообменника (coil). Еще их называют вентиляторными доводчиками.

Переключение режимов работы на обогрев или на охлаждение зависит только от температуры теплоносителя, поступающего в теплообменник. Фанкойлы бывают настенного, напольного, канального, кассетного, внутрипольного и т.д. исполнения.

Для эффективного отопления наиболее правильно применение напольных или внутрипольных вариантов.

Принцип работы

Теплового насоса типа «воздух-вода» — современная отопительная установка извлекающая тепловую энергию из воздуха и передающая ее системе водяного отопления. Использование тепла окружающей среды — один из наиболее доступных способов отопления зданий различного назначения, кроме производственных площадей.

Принцип работы

Отрицательная температура по шкале Цельсия — понятие относительное.

Истинное положение вещей отражает шкала Кельвина, чья точка отсчета (абсолютный ноль) — 273 °С. Холодный воздух при -20° по Цельсию в действительности имеет по шкале Кельвина положительную температуру +253 К, а значит, содержит тепло.

Отобрать его и направить на обогрев помещений — задача тепловых насосов «воздух-вода», действующий по обратному циклу Карно.

В замкнутом контуре циркулирует хладагент (фреон), закипающий при отрицательной температуре (по Цельсию). За один цикл фреон дважды меняет агрегатное состояние, обмениваясь теплом с наружной средой и теплоносителем. Цикл состоит из 4 этапов:

• Испарение во внешнем теплообменнике (испарителе) с отбором тепла от окружающего воздуха.
• Повышение давления газа компрессором, чтобы он мог сконденсироваться при положительной температуре.
• Конденсация во внутреннем теплообменнике (конденсоре) с передачей теплоты протекающей воде.
• Снижение давления в дроссельном вентиле, заход на новый цикл.

Эффективность работы установки характеризуется коэффициентом энергоэффективности СОР, показывающим, во сколько раз количество перенесенной энергии больше затраченной компрессором. В тепловых насосах типа «воздух-вода» значение СОР не превышает 4.

Разновидности тепловых насосов

Существует 2 вида отопительных установок, черпающих возобновляемую энергию уличного воздуха с последующей передачей воде:

• низкотемпературные, нагревают воду системе отопления до 60 °С;
• высокотемпературные, нагревающие теплоноситель до 80 °С.

Низкотемпературные — тепловые насосы, позволяющие обогревать помещения соответствующими системами – теплыми полами либо фанкойлами (разновидность тепловентиляторов). Применяемый хладагент — фреон марки R410.

Высокотемпературные агрегаты оснащены вторым компрессором и промежуточным теплообменником, установленным во внутреннем блоке.

Система функционирует по каскадной технологии:

1. В первичном контуре циркулирует фреон R410. Перейдя в газовую фазу в испарителе, хладон сжимается компрессором и направляется в промежуточный теплообменник.
2. В промежуточном теплообменнике происходит конденсация с передачей тепла другому типу фреона – R134, циркулирующему во вторичном контуре.
3. Хладон R134 отличается более высокой температурой кипения и от взаимодействия с фреоном R410 в теплообменнике испаряется, отбирая у последнего тепло.
4. Перейдя в жидкую фазу, хладагент в первичном контуре движется обратно к испарителю через расширительный клапан.
5. Фреон вторичного контура R134 в газообразном состоянии тоже нагнетается вторым компрессором и поступает в конденсатор, где отдает тепловую энергию теплоносителю системы отопления и переходит в жидкую фазу.
6. После прохода дроссельного вентиля давление жидкого хладагента R134 снижается и он снова движется в промежуточный теплообменник для встречи с хладоном R410.
7. Коэффициент энергоэффективности СОР низкотемпературных тепловых насосов достигает 4, а высокотемпературных – только 3. Причина в 2 компрессорах, потребляющих больше энергии. Зато агрегат способен работать с радиаторной системой и греть воду для бытовых нужд (ГВС).

Производители тепловых насосов «воздух-вода» предлагают несколько вариантов компоновки оборудования:

• узлы и агрегаты установлены в едином корпусе на улице, в дом заходят только трубы с теплоносителем;
• классическая компоновка с компрессором и испарителем в наружном блоке, конденсор стоит в блоке внутреннем;
• то же, с накопительным бойлером во внутреннем блоке.

В тепловых агрегатах с накопительными емкостями предусматривается возможность присоединения других альтернативных источников энергии — солнечных коллекторов.

Преимущества и недостатки

Тепловую установку «воздух-вода» можно поместить в небольшом помещении и практически в любом здании, в том числе в квартире высотного дома.

Например, внутренняя часть низкотемпературного теплового насоса серии Daikin Altherma со встроенным бойлером займет 0.45 м2 площади (62 х 73 см с учетом технологического зазора 1 см).

Вода в накопительном бойлере емкостью 180 л прогревается тепловым насосом Daikin от 10 до 50 °С за 1 час при условии, что на улице 7° тепла.

Помимо высокой эффективности по сравнению с другими видами отопления, тепловые насосы «воздух-вода» обладают такими преимуществами перед другими моделями тепловых насосов:

• Монтаж и запуск теплообменной установки производится быстро (при готовых фундаментах и смонтированной системе водяного отопления — в течение 1—2 дней). Срок увеличится до 1 месяца, если фундаментов под оборудование нет.
• Нет нужды в проведении земляных работ, что значительно удешевляет реализацию проекта (в 3—4 раза).
• Есть возможность организовать горячее водоснабжение.
• Источник, откуда черпается тепло, всегда есть в наличии. Грунтовые воды могут уйти на более глубокий горизонт.
• Относительно гелиосистем насосы «воздух-вода» стоят в 2—3 раза дешевле.

Единственный существенный недостаток — резкое снижение эффективности отопительной установки (коэффициента СОР) при понижении температуры воздуха.

Тепловой насос устойчиво работает до температуры — 15 °С, сохраняя СОР на уровне 3 (энергии поступает втрое больше, чем затрачивается). Ниже — 15 °С эффективность падает до 2—1.5, предел наступает при температуре — 25 °С.

На случай ударных морозов отопительные агрегаты оборудованы системой прямого электрического нагрева, не дающей помещениям остыть, а трубам с водой – разморозиться.

Тепловые насосы типа «воздух-вода» — высокотехнологичные установки с минимальным количеством движущихся частей, не требующие постоянного присмотра и обслуживания. Но при монтаже нужно учесть ряд моментов, а во время эксплуатации выполнять некоторые мероприятия:

• В регионах с ненадежным электроснабжением следует иметь под рукой электрический генератор.
• При небольшой электрической мощности на вводе в дом автоматическая система электроподогрева теплового насоса не сможет обеспечить теплом все помещения. На случай сильных морозов рекомендуется поставить дополнительный источник тепла, например, стальную печь на дровах.
• Накапливающийся под внешним блоком лед лучше периодически сбивать.
• Проблема с намерзающим конденсатом решается также путем прокладки трубы внутрь дома с выводом в канализацию. Это решение — единственно приемлемое при монтаже оборудования в квартире.
• Наружные блоки следует прикрывать от снега специальными козырьками.
• Несколько раз в течение сезона следует проверять трубки с фреоном. Появление на соединениях или под ними масляных пятен говорит о негерметичности и утечке хладона.
• Компрессор не должен издавать при работе громкого шума. Появление посторонних звуков может свидетельствовать о его неисправности или недостатке фреона в системе.
• Не рекомендуется самостоятельно проводить диагностику либо устранять неполадки, поскольку оборудование довольно сложное.

Стоимость оборудования

Цены тепловых насосов «воздух-вода» существенно ниже геотермальных установок, но выше, чем чисто воздушные агрегаты. В таблице указана стоимость отопительных систем от известного бренда DanHeat из средней ценовой категории:

Модель теплового насоса	Мощность тепловая, кВт	Цена розничная, у. е.	Цена оптовая и для партнеров, у. е.
AVH- 12V1DB	5.6	2180	1680
AVH- 24V1DB	9.2	3200	2470
AVH- 24V1DR1	9.8	4300	3300

Стоимость монтажных работ зависит от мощности оборудования и множества других факторов. Стартовая цена — около 1700 у. е.

Отзывы реальных владельцев

Отзывы владельцев тепловых насосов «воздух-вода» в основной массе положительные:

Дом 69 м2 без утепления, греемся тепловым насосом и подтапливаем дровяной печкой. При средней температуре на улице +3 °С внутри держали +20 °С. Когда прогорели колосники у печки, гоняли 2 недели только ТН, ограничив отапливаемую площадь до 45 м2. Вышло среднее потребление электричества 360 Вт/ч, многовато. Надо утеплять стены, но хорошо, что есть ТН.

Уже вторую зиму дом 65 м2 отапливаем тепловым насосом, до —15 °С нормально, ниже – только печка спасает. Раньше стояли электрические конвекторы, по сравнению с ними расход электричества зимой снизился в 2.5 раза.

Полностью отапливаю двухэтажный утепленный дачный домик ТН «воздух-вода», общая площадь 80 м2. В теплую зиму потребление электроэнергии за весь год составило 8000 кВт, сюда входят все электроприборы. Проживаю постоянно, горячую воду тоже тепловой насос дает. А вот в холодную зиму его не хватало, автоматика включала ТЭНы и накручивал по 1000 кВт за месяц.

Тепловой насос воздух вода своими руками

В настоящее время широкое распространение начинают получать альтернативные варианты агрегатов, которые могут обеспечить отопление частного дома.

Тепловой воздушный насос системы воздух-вода таких производителей, как Mitsubishi, Nibe или Gree можно установить своими руками. Несмотря на откровенно высокую стоимость таких агрегатов системы типа воздух-вода марок Mitsubishi, Nibe или Gree, имеют, в большинстве своем, положительные отзывы.

Внешний вид наружных блоков теплового насоса «воздух-вода» Gree Versati

Это обусловлено тем, что характеристики таких устройств как тепловой воздушный насос системы типа воздух-вода, от таких фирм как Mitsubishi, Nibe или Gree, позволяют значительно снизить затраты связанные с отоплением.

Устройство тепловых насосов типа воздух-вода

Следует отметить, что степень эффективности тепловых насосов системы типа воздух-вода, сделанных своими руками и использующих воду из бассейна, несколько ниже, чем у устройств типа воздух-вода торговых марок Mitsubishi, Nibe или Gree.

Это связанно с тем, что принцип работы теплового насоса системы воздух-вода, который работает, используя воду из бассейна, и собран своими руками, зависит от времени года.

Такой насос работает с поправкой на низкотемпературный режим в холодное время года не очень эффективно. Исходя из этого, мощность теплового насоса типа воздух-вода, созданного своими руками и берущего воду из бассейна зимой при низкой температуре, значительно снижается.

Однако, для проведения монтажа своими руками теплового насоса воздух-вода марок Mitsubishi, Nibe или Gree, не нужно рассчитывать точную глубину скважины и производить точнейшие расчетные работы.

Также, при монтаже насоса Mitsubishi, Nibe и Gree нет необходимости в том, чтобы рассчитать объем работы, связанной с выемкой грунта, которая может производиться около бассейна.

Для того чтобы установить своими руками насос Mitsubishi, Nibe или Gree системы воздух-вода и рассчитать его эффективность, достаточно произвести выбор нужного оборудования и выбрать подходящее место, например, на крыше или поблизости от бассейна.

1. Таким образом, воздушный тепловой насос Mitsubishi, Nibe или Gree вполне можно установить своими руками возле бассейна, не выполняя при этом большого количества всевозможных масштабных работ по подготовке.
2. А еще весомым преимуществом теплового насоса Mitsubishi, Nibe или Gree является принцип работы, при котором полученное тепло может быть повторно использовано для работы системы.
3. В этом случае низкотемпературный режим не будет выступать значительной помехой. Об этом свидетельствуют многочисленные отзывы пользователей.
4. Принцип работы теплового насоса позволяет применять тепло, которое покидает помещение, вместе с уже отработанным воздухом или водой из бассейна.

Однако для того, чтобы в некоторой мере провести компенсацию недостатка мощности в тепловых насосах, расположенных возле бассейна, необходимо предусматривать различные варианты применения альтернативных систем отопления.

Воздушный тепловой насос основан на принципе передаче тепла от источника, обладающего низким потенциалом тепловой энергии, к получателю тепла, который обладает более высокой температурой.

Практически, воздушный тепловой насос, работает благодаря тому, что теплоноситель попадает в трубопроводную магистраль, которая зарыта в грунте. В результате этого производится нагревание теплоносителя.

Воздушный тепловой насос устроен таким образом, что циркулирующий в нем теплоноситель после попадания в испаритель или теплообменник осуществляет передачу всей накопленной энергии тепла на внутренний контур.

Воздушный тепловой насос снабжен хладагентом, который циркулирует по путям внешнего контура и при нагреве в испарителе трансформируется в газообразное или парообразное состояние.

В представленных насосах теплового типа происходит попадание газообразного хладагента в полость компрессора, где он подвергается сжатию из-за интенсивного воздействия высокого давления.

В результате этого наблюдается повышение температуры хладагента, циркулирующего внутри теплового насоса. После прохождения цикла хладагент теряет тепло и возвращается в систему в изначальном своем состоянии.

Применение мощного вентилятора позволяет забирать из внешней среды воздух, который при контакте с испарителем продолжает свою циркуляцию по змеевику.

Далее производится замыкание цикла, и хладагент при нагревании вновь попадает в компрессор. С техническими характеристиками представленного устройства можно ознакомиться на примере модели насоса воздух-вода Gree GRS-CQ:

• Потребляемая мощность: 200 Вт;
• Максимальное давление воды: 3 бар;
• Предел расхода воды: 7,5 л;
• Присоединительный диаметр (хладагент, вода): 12-17 мм;
• Температура входящей воды: от +7 до +25 °C.

Представленные агрегаты подразделяются на два подвида исходя из особенностей компоновочной схемы. Они представлены в виде сплит-системы и в виде моноблока.

Моноблок имеет вид единого устройства, все компоненты которого собраны в одном корпусе. Он может быть установлен как в середине дома, так и снаружи.

При проведении установки внутреннего типа необходимо позаботиться об устройстве проходного канала, служащего для забора воздуха.

Принципиальная схема теплового насоса воздух-вода

Наружная установка наиболее предпочтительна, благодаря ей, компрессор, как источник шума, можно расположить за пределами помещения.

Сплит система выполнена с разделением агрегата на два разных блока. С состав первого входит конденсатор и присоединенная к нему система, обеспечивающая автоматический контроль. Второй наружный блок оборудован компрессором.

Отзывы об устройствах

Как изготовить систему своими руками и произвести ее последовательное подключение?

Тепловой насос воздух-вода ACWELL RDM-120

При желании практически все элементы, входящие в состав системы с тепловым насосом можно изготовить самому. Для этого потребуется наличие:

• Металлического бака из нержавеющей стали с объемом в 100 л;
• Пластиковой бочки с широкой горловиной;
• Трубы, изготовленной из меди;
• Набора муфт и переходников;
• Отвоздушивателя ДУ-15;
• Предохранительного клапана;
• Манометра;
• Устройства для реализации автоматического управления;
• Кронштейнов для обеспечения крепления элементов.

Следует помнить о том, что для полноценной работы компрессора понадобится достаточно большой ток. Исходя из этого, рекомендованный уровень нагрузки на электросчетчик должен составлять приблизительно 40 ампер.

• Для того чтобы изготовить тепловой агрегат с мощностью равной 9 кВт, нужно обзавестись компрессором с мощностью в 7,2 кВт. Кроме того, необходимо сделать из медной трубки змеевик.
• Для этого необходимо аккуратно обмотать трубу вокруг баллона с нужным диаметром.
• Для того чтобы изготовить конденсатор нужно провести разрезку стального бака на две равные части, а затем поместить внутрь него змеевик из меди.
• Далее бак нужно заварить и произвести установку резьбовых соединений. Чтобы установить уже готовый конденсатор понадобятся специальные кронштейны.

Потом нужно разрезать на две части бочку, выполненную с применением пластика из которой будет сделан испаритель. Далее присоединение всех элементов производится в следующем порядке:

Тепловой насос воздух-вода GREEN ENERGY GE 30-H

1. В испаритель вставляется змеевик, изготовленный из медной трубы с диаметром на ¾ дюйма.
2. С помощью трубок проводится соединение испарителя с системой отопления в доме.
3. Поверить качество сборки и запустить в систему хладагент.
4. Произвести тестовый запуск.

Вообще применение тепловых насосов для обеспечения отопления дома весьма удобно и выгодно. Такой агрегат может производить отопление жилой площади в более чем 400 кв. метров.

Установка агрегата в большинстве случаев окупается в течение нескольких последующих лет ее эксплуатации. Если вы владеете домом с небольшой площадью жилых помещений, то установка конструкции может производиться своими руками, а все ее компоненты также могут быть изготовлены самостоятельно.

Стоит помнить о том, что компрессор нужно закреплять внутри помещения и желательно на стене при помощи надежных и крепких металлических кронштейнов.

При соединении нагнетательного бака рекомендуется использовать резьбовые соединения ввиду их высокой механической крепости. Стоит заметить, что все манипуляции, связанные с этапами окончательного монтажа оборудования (пайка медной трубы, закачка фреона в системную трубопроводную магистраль) должны производиться с участием квалифицированного специалиста.

Недостаточно умелые действия могут привести к необратимым механическим повреждениям деталей и элементов оборудования, и связанны с высокой вероятностью получения травм бытового характера.

Перед тем, как произвести тестовый запуск насосного оборудования нужно подвергнуть детальной диагностике общее состояние всей домашней проводки и электросчетчика.

Все устаревшие и ветхие элементы в обязательном порядке подвергаются замене на новые. В некоторых случаях установленная насосная система не соответствует ожиданиям владельцев дома.

В большинстве своем это связанно с некорректно проведенными термодинамическими расчетами. Результат этого – система не обладающая достаточной мощностью и неоправданно высокие затраты на слишком мощное оборудование.