Как устроен тепловой насос воздух вода

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.

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.

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:

Подсчитывают общую отапливаемую площадь.

Умножают полученную сумму на 0,7.

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.

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.

Источник

Как работает тепловой насос типа «воздух-вода»

Тепловой насос воздух-вода — это энергоэффективная система, которая появилась на рынке Украины не так давно, но уже получила широкое распространение и положительные отзывы покупателей. Централизованное отопление на сегодняшний день имеет высокую стоимость и низкое качество, поэтому тепловой насос стал достойной заменой обычным батареям. Данный агрегат характеризуется универсальностью, поскольку служит для организации нагрева воды и отопления/охлаждения помещений.

Внешне насос воздух-вода схож с обычной сплит-системой: он имеет наружный и внутренний блоки. Система оснащена конденсатором, испарителем и компрессором. Конденсатор — это элемент внутреннего модуля системы, в котором происходит передача тепловой энергии носителю (воде). Испаритель расположен в наружном блоке, в нем происходит отбирание тепла из воздуха. Тепловой насос воздух-вода считается самым простым и эффективным устройством для обеспечения комфортного микроклимата в помещении.

Как работает тепловой насос “воздух-вода”?

Принцип работы достаточно простой и состоит из следующих этапов:

• Во внешнем модуле устройства расположен мощный вентилятор, который забирает воздух с улицы.
• Далее происходит прямой контакт наружного воздуха с испарителем (теплообменником).
• Внутри испарителя циркулирует по замкнутому контуру хладагент, который нагревается и испаряется (т.е. переходит в газообразное состояние). Особое свойство хладагента — это кипение при низких температурах.
• Газообразный хладагент поступает в компрессор (который работает от электричества), где происходит его сжатие. При сжатии повышается давление и температура хладагента.
• Нагретое вещество под высоким давлением перемещается в конденсатор, где отдает тепло носителю (в данном случае воде). После отдачи хладагент охлаждается, происходит конденсация и, как следствие, газообразное состояние переходит в жидкое.
• В контуре установлен расширительный вентиль, задачей которого является снижение давления. Пройдя его, жидкий хладагент снова попадает в испаритель (теплообменник) и переходит в газообразное состояние. Данный цикл постоянно повторяется.

Таким образом становится понятно, как работает тепловой насос воздух-вода. Ведь воздух является бесконечным возобновляемым природным ресурсом (при этом совершенно бесплатным). Это дает возможность сэкономить большую часть денежных средств при обогреве помещения.

Технические характеристики энергосистемы воздух-вода

Преимуществ у теплового насоса данного вида множество. Среди них и экономичность, и универсальность, и простота в эксплуатации, и экологичность. Однако, по нашему мнению, стоит обратить внимание на такие показатели:

• Объем воды. Энергоагрегат типа воздух-вода может быть рассчитан не только на организацию отопления/охлаждения, но и на подачу горячей воды. Объем накопительной емкости свидетельствует о потенциальном расходе тепловой энергии, площади помещения и т.д. Нагретая вода циркулирует в оборудованной системе отопления (радиаторах, фанкойлах, системе теплый пол).
• Показатель COP. Компрессор, который обеспечивает сжатие газообразного хладагента, работает от электросети, следовательно затрачивает электроресурсы. Значение COP, указанное в технической документации, показывает соотношение вырабатываемой энергии к потребляемой. То есть, если значение равно 3, значит тепловой насос воздух-вода вырабатывает энергии в три раза больше, чем потребляет. Чем выше показатель, тем лучше и экономичнее прибор.
• Работа при отрицательной температуре. Тепловой насос способен отбирать тепло даже при минусовых температурах (есть модели устройств, которые работают при температуре наружного воздуха до -10°C, а также до -25°C).
• Значение SCOP — это сезонный коэффициент производительности теплового насоса. Ведь температура окружающей среды постоянно меняется. Рассчитывается значение в зависимости от климатической зоны, а за основу берется несколько показателей температурного режима (в зимнее и летнее время).

Достоинства тепловых насосов воздух-вода

• Альтернатива дорогостоящим видам отопления. Газовое, электрическое или центральное отопление — это всегда дорого, при этом цена на данные источники тепла постоянно растет. В современных странах уже давно используют энергоэффективные приборы: солнечные батареи, ветрогенераторы и прочие устройства. Они не только экономичны, но еще и безвредны для окружающей среды и человека.
• Длительный срок службы. Такая тепловая установка рассчитана на долгий период эксплуатации, имеет несколько лет гарантии и может быть модернизирована по истечению многих лет.
• Многофункциональность. Тепловой насос можно использовать для обогрева, охлаждения и подачи горячей воды. Кроме того, существуют как бытовые установки, так и промышленные. Это отражается на эффективности и стоимости прибора.
• Простота монтажа. В сравнении с тепловыми насосами других видов, данный тип (воздух-вода) является самым простым. Он подходит для любой местности, включая город. Не требует оформления разрешительных документов и других бумаг. Кроме того, агрегат не занимает много места в помещении и почти бесшумный.
• Безопасность. Конструкция теплового насоса не имеет никаких взрыво- и пожароопасных веществ (топлива, газа). Поэтому, используя агрегат, можно не переживать за свое здоровье и жизнь.

Для любого теплового насоса все равно потребуется электроэнергия — этот факт следует учитывать. Однако ее потребление снизится в несколько раз, что не может не радовать.

Наша компания — это лидер в Украине в сфере климатической техники. Мы постоянно тестируем все инновационные устройства, чтобы оценить их достоинства и недостатки. Поэтому, чтобы познакомиться с работой теплового насоса, приглашаем Вас к нам в офис. Мы продемонстрируем Вам его наглядно, ведь у нас он уже давно установлен. Несмотря на то, что оборудование дорогостоящее, его эффективность полностью оправдана.

Вопросы и ответы Как работает тепловой насос типа «воздух-вода»

Читайте нашу статью «Как работает тепловой насос типа «воздух-вода»», делитесь своим мнением или задавайте вопросы в комментариях. Есть дополнительные вопросы? Наши эксперты готовы проконсультировать вас, телефоны указаны на странице «Контакты».

Источник