Тепловой насос вода воздух для охлаждения

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

Тепловой насос воздух-вода

Альтернативные источники отопления, способные заменить газовые, дровяные и электрические котлы, становятся все популярнее. Это обусловлено их доступностью, экономичностью и экологичностью. Один из перспективных способов отопления частных и загородных домов — тепловые насосы, которые дают возможность извлекать тепло для обогрева жилья из воды, грунта и воздуха.

В зависимости от используемого теплонасосами источника энергии, выделают системы:

Каждая из систем имеет особенности, определяющие рабочие параметры.

Тепловые насосы системы воздух-вода — один из популярных вариантов альтернативного отопления частного дома. Все потому, что они дают возможность получить тепло для обогрева жилья из воздуха, не требуя топлива и постоянного контроля со стороны владельца.

Принцип работы теплового насоса воздух-вода

Воздушный теплонасос работает по отлаженному принципу. Его можно представить несколькими этапами:

1. Во внешний (уличный) блок оборудования встроен производительный вентилятор, забирающий воздух с улицы.
2. При втягивании воздух контактирует с контуром испарителя-теплообменника, по которому двигается хладагент с низкой температурой кипения.
3. Под действием низкопотенциального (низкотемпературного) тепла воздуха хладагент перегревается, закипает и становится газом.
4. Газообразный хладагент подается в компрессор, работающий от электричества, где выполняется его сжатие. При сжатии температура хладагента многократно увеличивается.
5. Перегретый хладагент под давлением поступает в конденсатор, где отдает тепло воде, циркулирующей по контуру домашнего отопления.
6. Отдавая тепловую энергию, хладагент остывает и возвращается в жидкое состояние.
7. Следом рабочая жидкость поступает в расширительный вентиль, где ее давление снижается до нормального.
8. Затем хладагент снова подается в испаритель и цикл повторяется повторно.

Классический вариант распределения нагретого таким способом теплоносителя — подключение к теплообменнику двух независимых линий:

• к распределительной гребенке;
• к водонагревателю (бойлеру).

В свою очередь, уже непосредственно к гребенке подключаются отопительные приборы, система теплый пол и другое оборудование. Этот вариант подключения позволит использовать отопление и систему горячего водоснабжения в разных режимах.

Работа в режиме охлаждения

Тепловые насосы системы воздух-вода можно использовать не только для обогрева зимой, но и для поддержания в доме комфортной, прохладной температуры летом. Для работы на охлаждение циркуляция хладагента просто запускается в обратном направлении. Но, поскольку в комнате холодный воздух опускается вниз, вытесняя теплый наверх, чтобы комфортные условия были созданы по всему объему помещения, для охлаждения потребуется установка обдуваемого вентилятором конвектора. Одновременно с этим, если правильно организовать систему теплоснабжения, даже при работе теплового насоса на охлаждение, он сможет выполнять водоподготовку для горячего водоснабжения.

Виды оборудования по типу конструкции

Воздушные теплонасосы бывают:

• моноблочные (все узлы размещены в одном корпусе);
• сплит-системы (устройство разделено на два блока — внешний и внутренний, который непосредственно взаимодействует с домашней системой теплоснабжения).

В свою очередь моноблочные имеют исполнения с:

• внутренним монтажом;
• внешним монтажом.

Сплит-системы бывают:

• с промежуточным теплообменным контуром;
• с разделенным контуром, заполненным хладагентом.

Моноблочные теплонасосы

Теплонасосы-моноблоки с внутренним монтажом подразумевают установку оборудования в помещении. Преимуществом такого варианта считается защита техники от деструктивных внешних факторов, в том числе осадков и погоды. Недостаток такого варианта монтажа — надо предусматривать большие отверстия в стене помещения, где будет установлен блок, для достаточного притока воздуха.
Моноблоки с наружным (внешним) монтажом чаще используются, когда помещение для котельной в доме не предусмотрено. Размещение всех элементов в одном корпусе теплонасоса снаружи дома дает преимущество в виде снижения уровня шума. Кроме того, в таком случае не нужно делать в стенах приточные каналы для воздуха. Недостатки очевидны:

• наружное размещение может привести к замерзанию системы в случае простоя;
• уличный блок надо утеплять и защищать от осадков.

Сплит-системы

Сплит-системы воздушного отопления, имеющие раздельный контур хладагента, немного схожи с бытовыми кондиционерами. Главные преимущества:

• простой монтаж;
• нет риска замерзания системы, так как основной блок располагается в доме;
• в котельной не надо много места для внутреннего блока (он компактный, так как часть оборудования размещается на улице);
• источник шума устанавливается вне дома.

Недостатков у сплит-систем с раздельным контуром несколько:

• необходимость утепления трубопровода, соединяющего внешний и внутренний блоки;
• жесткие требования к удаленности размещения внешнего блока (чем ближе — тем лучше, так как меньше путевые теплопотери);
• вынужденное вмешательство в контур рабочей жидкости.

Системы с промежуточным теплообменником предусматривают установку дополнительного теплообменного контура, нагревающего поступающий воздух или поддерживающего температуру хладагента. Такое исполнение делает теплонасосы универсальными и снижает риск заморозки. Главный минус этого оборудования — нужны дополнительные расходы на установку дополнительного контура.

Инверторные модификации теплонасосов

Интеграция инвертора в оснащение оборудования обеспечивает плавность пуска установки и позволяет насосу автоматически регулировать производительность в зависимости от температуры наружного воздуха. При этом:

• КПД возрастает до 90-95%;
• потребление энергии уменьшается на 15-20%;
• снижается нагрузка на электросеть;
• увеличивается срок службы установки.

Инверторный теплонасос позволяет поддерживать неизменную температуру в доме, независимо от погоды на улице. Кроме того, с инвертором система может работать не только на обогрев, но и на охлаждение в летний период. При этом, надо понимать, что воздушные теплонасосы с инвертором дороже, то есть срок окупаемости всей системы будет больше.

Расчет мощности теплонасоса воздух-вода

Расчет необходимой для отопления мощности и производительности установки надо выполнять в два этапа:

• предварительный (расчет в первом приближении);
• проектный (выполняемый с учетом условий местности, теплопотерь и других показателей).

Предварительный

Предварительный расчет можно сделать даже самостоятельно. Так, на 1 квадратный метр жилья надо 70 Вт мощности теплонасоса. Например, для отопления жилья площадью 100 квадратных метра надо 7 кВт тепла. Но, это минимально необходимой показатель — оборудование лучше выбирать с запасом в 10-20%.

Проектный

Точность проектного расчета помогает обеспечить эффективность и экономичность отопления. Для него понадобится проектная документация, анализ условий местности, оценка фактических теплопотерь и компетентное планирование монтажа. Поэтому, этот этап лучше доверить специализированным организациям.

Основные критерии выбора теплового насоса

Чтобы тепловой насос системы воздух-вода обеспечивал качественный обогрев жилых, складских или производственных помещений, при выборе надо учитывать несколько параметров.

Тип корпуса

Базовых варианта конструкции корпуса всего два:

В зависимости от модели, теплонасосы воздух-вода могут имеют разные функциональные возможности. Так, одни модели предназначены только для отопления здания. В то время, как другие могут обогревать здание, готовить воду для горячего водоснабжения и бассейна.

Зависимость от температуры среды

Для большинства (но не всех) бытовых моделей диапазон рабочих температур находится в пределах от +45 до -15 градусов. Это может немного ограничивать их применяемость в разных регионах. При этом, есть воздушные теплонасосы, способные работать даже в мороз до -30 градусов. Чтобы исключить риски, при всех равных лучше отдавать предпочтение таким моделям.

Правила и рекомендации установки теплонасоса системы воздух-вода

Эффективность и удобство использования тепловых насосов во многом зависит от правильности монтажа. Чтобы выполнить его корректно, надо следовать некоторым правилам.

1. Внешний блок системы воздух-вода можно размещать на расстоянии от 2 до 20 метров от жилого дома. При этом, чем ближе расположен агрегат — тем лучше.
2. В случае уличного монтажа над внешним блоком надо делать навес. Это поможет защитить оборудование от осадков и пыли.
3. Уличный блок можно установить на металлическую основу или подвесить на стену здания. При этом, в первом случае надо предусмотреть прокладку из амортизирующих материалов или элементов, помогающих компенсировать вибрации.
4. Места соединения контура, по которому двигается фреон, должны быть завальцованы.
5. Чтобы снизить шум работающего уличного блока можно использовать звукоизолирующие материалы.

Рентабельность установки теплонасосов системы воздух-вода

Реальную выгоду применения теплонасосов типа воздух-вода можно оценить, вычислив соотношение портаченной энергии к полученной — коэффициент СОР. То есть, СОР — это отношение затраченного электричества, нужного для работы узлов теплонасоса, к количеству полученной тепловой энергии. Например, СОР=3 указывает на то, что на 1 кВт затраченной электроэнергии насос выделяет 3 кВт тепла. В идеальных условиях работы СОР воздушных теплонасосов находится в пределах от 2 до 3 единиц, то есть КПД такой системы может достигать 300%.
При этом, надо учитывать, что системы воздух-вода зависимы от переменчивых параметров воздуха:

• температуры;
• влажности;
• направления;
• порывов.

Поэтому, еще на этапе расчета и монтажа надо предусмотреть решения, помогающие сохранять производительность оборудования. Например, в регионах с суровым климатом лучше выбирать модели с ТЭНом во внешнем блоке.

Рекомендации по обслуживанию системы

Отопительная система с использованием таких тепловых насосов регулируется автоматически и не нуждается постоянного наблюдения. При этом, сезонный и ежегодный сервис все же проводить нужно — это поможет своевременно обнаружить моменты, требующие ремонта. Во время обслуживания нужно обращать внимание на несколько нюансов:

1. Чистить фильтры надо регулярно. В случае необходимости, их надо сразу менять.
2. Важно контролировать температуру масла в компрессоре — оно должно быть теплым.
3. Нельзя допускать загрязнения внешнего блока — это может снизить производительность и эффективность системы. Также надо содержать в чистоте датчики температуры.
4. Оплетка проводки должна быть целой, без следов тления или заломов.
5. Шланги и трубы, в том числе в местах соединений, не должны иметь протечек или дефектов.
6. Движущиеся части внешнего блока периодически нужно смазывать — это исключает заклинивание и уменьшает шум во время работы.

Преимущества и недостатки

Применение воздушных теплонасосов для отопления частного дома эффективно. При этом, у такого варианта обогрева, конечно же, есть преимущества и недостатки.

Преимущества системы

1. Воздух — бесплатный, возобновляемый ресурс, который есть везде, поэтому воздушный теплонасос можно использовать повсюду — будь то густонаселенный город, как Москва, или пригородный поселок.
2. Воздушные тепловые насосы могут работать, как в качестве основного источника отопления, так и в виде вспомогательного.
3. Для монтажа внешнего контура (блока) не надо проводить земельные работы и укладывать трубчатый теплообменник. Это делает монтаж дешевым и быстрым.
4. Внешний блок не занимает много места. Поэтому, такая система подойдет для монтажа даже на небольших придомовых территорий.
5. Низкие затраты на монтаж гарантируют быструю окупаемость системы отопления.
6. Оборудование соответствует высокому классу энергоэффективности (до A++).
7. Управление воздушным теплонасосом можно автоматизировать. Некоторые модели даже позволяют вести управление удаленно.
8. Инверторные теплонасосы позволяют плавно регулировать производительность компрессора и снизить пусковые токи (для увеличения срока службы).
9. Оборудование экологично. Не надо сжигать топливо, нет выделения вредных веществ, безопасно для жильцов дома.
10. Для монтажа и применения теплонасосов системы воздух-вода не надо получать разрешение или других документов.

Недостатки системы

1. У воздушных теплонасосов есть зависимость от уличной температуры. Чем холоднее на улице — там ниже СОР (если нет компенсирующего температуру нагревательного элемента).
2. При размещении на улице внешний блок воздушного теплонасоса постоянно подвержен воздействию температур, влаги, осадков и других факторов. Поэтому, он изнашивается быстрее, чем внешний теплообменник геотермальных теплонасосов.
3. Уличный блок-теплообменник требует периодической разморозки. Она происходит не прогнозировано. Зачастую во время разморозки отопление не работает.

Заключение

Теплонасос воздух-вода — один из эффективных и рентабельных способов отопления дома. Для использования этого альтернативного источника обогрева не нужен сложный монтаж, топливо, большие приусадебные территории или разрешения от специорганизаций. Конечно, у такого варианта отопления есть недостатки, но они незначительны и полностью компенсируются экономичность, высоким КПД и перспективностью использования системы.

Источник