Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch: princip činnosti, zařízení, výběr a výpočty

Chcete vybavit konvekční vytápění v domě, kde se pro vytápění chladicího média používá tepelné čerpadlo vzduch-vzduch, což přináší značné úspory nákladů na vytápění? Souhlasíte s tím, že úplné vytápění ve společnosti s horkou vodou je téměř zdarma - velmi lákavá událost.

Ale nevíte, jak takový systém postavit, aby bylo možné vytápět prostory jiným způsobem a získat horkou vodu pro domácí potřeby?

Pomůžeme se s tímto problémem vypořádat - v článku je zdůrazněn princip provozu a konstrukce čerpadla. Energie takového systému bude muset být vynaložena pouze na provoz kompresoru a velká část tepla bude odebrána právě z ulice z atmosféry, na kterou nepotřebujeme peníze.

Zvažují se také výhody jeho implementace v systému a významné nevýhody. Zvláštní pozornost je věnována výběru a výpočtu čerpadla.

A pro milence, kteří dělají všechno vlastníma rukama, nabízíme sestavení takové pumpy sami pomocí improvizovaných materiálů. Poskytujeme fotografické materiály a videa doporučení o návrhu a provozu tepelného vzduchového čerpadla na pomoc.

Charakteristika tepelného čerpadla vzduch-vzduch

Jakékoli tepelné čerpadlo se vztahuje na zařízení z oblasti působnosti alternativní energie. Vezme tepelnou energii vzdušných mas na ulici, z okolního prostoru v místnosti, aby ji zahřál obytnými a nebytovými předměty.

Nepoužívají se žádná hořlavá paliva.

Externě tepelné čerpadlo (TN) vzduch-vzduch je podobný invertorovému klimatizačnímu zařízení, split systém z vnějšího a vnitřního bloku.

A podle principu činnosti to vypadá spíše jako lednička, působí pouze „obráceně“. Na rozdíl od obou z nich je však toto tepelné čerpadlo schopné jak chlazení, tak i ohřevu vzduchových hmot v domě.

Tepelné čerpadlo odebírá z ulice nízkou tepelnou energii z atmosféry a ohřívá vzduch v místnosti na příjemné teploty

Princip fungování a vnitřní uspořádání

Jednoduchý fyzikální jev termodynamiky je základním kamenem provozu tepelných čerpadel vzduch-vzduch - kapalina ochlazuje povrch, s nímž se při odpařování rozptyluje. Například pára nad hrnek horkého čaje vykazuje stejný účinek.

Na tomto principu pracuje také běžná lednička. Uvnitř jsou trubky, kterými chladivo cirkuluje pod vysokým tlakem. Z vnitřku mrazničky se odebírá teplo a současně se mírně zahřívá.

Shromážděné teplo je poté přeneseno do vzduchu v místnosti prostřednictvím tepelného výměníku (mříže za chladničkou).

V zimě tepelné čerpadlo vzduch-vzduch ohřívá vzduch v místnosti a v létě jej může ochladit

A tak, když se chladivo ochladí na provozní teploty, je stlačeno v kompresoru. A pro pracovní cyklus freon uvnitř systému kompresor-kondenzátor-výparník neustále přechází z plynného do kapalného a naopak.

Tepelné čerpadlo vzduchu pracuje přesně stejným způsobem. Teplo bere jen z ulice a ne z uzavřené mrazničky. I když je venku mrazivý, v atmosféře je stále hodně tepelné energie.

Pro výrobu tepla potřebuje tepelné čerpadlo pouze energii spotřebovanou na kompresor. Diagram podrobně ukazuje proces přenosu tepla

Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch se skládá z následujících prvků:

• kompresor;
• Výparník s nuceným dmychadlem;
• expanzní ventil;
• měděné trubky pro čerpání freonu mezi ulicí a domem;
• kondenzátor s ventilátorem pro přívod horkého vzduchu do místnosti.

První tři prvky tvoří vnější jednotku a poslední se týká vnitřku tepelného čerpadla. Tepelně izolované měděné trubky jsou navrženy pro nepřetržitý pohyb chladicí kapaliny mezi těmito moduly splitového systému.

Pohyb freonu v tepelném čerpadle probíhá v začarovaném kruhu, v důsledku čehož se neustále stahuje a rozšiřuje

Algoritmus provozu tepelného čerpadla vzduch-vzduch je následující:

1. Pouliční vzduch je nasáván ventilátorem do venkovní jednotky a prochází skrz žebra vnějšího výparníku. Freon cirkulující tepelným výměníkem absorbuje tepelnou energii v něm a mění se do plynného stavu.
2. Poté plyn vstupuje do kondenzátoru, kde je stlačen. A pak se čerpá měděnými trubkami do vnitřní jednotky.
3. V kondenzátoru umístěném v domě plyn prochází zpět do kapaliny a přenáší teplo do vnitřního vzduchu.
4. Potom je přetlak odvzdušněn expanzním ventilem a kapalný freon je opět poslán do primárního odpařovače.

Teplota freonu vstupujícího do externí jednotky je vždy nižší než okolní teplota. Proto vždy odebírá teplo z atmosféry.

Hladina „chlazení“ chladicí kapaliny v systému je však konstantní a venkovní teplota neustále kolísá. Z tohoto důvodu při silných mrazech ztrácí VT svoji účinnost.

Cyklus pohybu tepelného nosiče vzduchového vzduchového tepelného čerpadla: 1. je stlačen kompresorem, 2. kondenzuje v tepelném výměníku, zatímco vydává teplo, 3. vstupuje do vnějšího tepelného výměníku ve formě kapaliny, 4. tam se vypařuje a zachycuje tepelnou energii vnějšího média během odpařování, 5 se vrací zpět do kondenzátoru

Aby se zvýšil výkon tepelného čerpadla, jsou povrchy kondenzátoru a výparníku co největší. A pro nepřetržitý provoz v zimě je venkovní tepelný výměník vybaven vlastním odmrazovacím systémem.

Výhody a nevýhody vzduchového tepelného čerpadla

Každý technicky složitý systém má své výhody a nevýhody. Letáky jsou jedna věc, ale vlastníci tepelných čerpadel ve skutečnosti riskují, že se setkají s určitými problémy.

Vytápěcí / chladicí zařízení vzduch-vzduch jsou prospěšná z mnoha důvodů.

Mezi hlavní výhody patří:

• Univerzálnost. Systémy vám umožňují vytápět a chladit místnosti v závislosti na účelu místnosti, potřebách a klimatické sezóně.
• Šetrnost k životnímu prostředí. Umožňují zcela opustit spalování zemního plynu, uhlí, palivového dříví atd. A ucpávat přírodní prostředí produkty spalování.
• Snadná instalace. Není složité sestavit systém komponent tovární výroby. Tepelné čerpadlo si můžete sestavit sami z improvizovaných prostředků.
• Požární bezpečnost. Proces výroby tepla není spojen s používáním paliva. I narušení provozu zařízení nebude moci způsobit požár.
• Ziskovost. Přitahuje je vysoký koeficient přenosu tepla s minimálními náklady (produkují 4–5 kW tepla na 1 kW spotřebované elektřiny). Kromě toho se rychle vyplatí.
• Cenově dostupný. Náklady na systémy vyrobené ve výrobě vám umožňují zakoupit tepelné čerpadlo pro téměř každého. Vlastní instalace bude téměř zdarma.
• Pohodlí obsluhy. Nej technicky technicky vyspělým zařízením v systému je kompresor, jehož údržbu je obtížné zvládnout. Při zatížení typickém pro tepelná čerpadla kompresory zřídka selhávají před slíbeným časem výrobce.

Pro organizaci vytápění v jedné místnosti stačí nainstalovat rozdělený systémzavěšením vnějšího modulu na fasádu a konvektoru na vnitřní stěně. K vytápění několika místností bude nutné vybavit distribuční kanály ohřátého vzduchu.

Na každý spotřebovaný kilowatt dodává tepelné čerpadlo až pět kilowattů tepelné energie

Veškeré řízení tepelného čerpadla vzduch-vzduch se provádí pomocí integrované automatizace. Zvláštní pozornost nebude věnována provozu a konfiguraci tohoto systému. Vzduchové filtry bude nutné čistit pouze pravidelně a někdy je vyměnit.

Mezi negativní stránky tepelných čerpadel patří:

• i když mírné, ale stále hlučné pozadí;
• přímá závislost účinnosti systému na vnější teplotě;
• zvýšená spotřeba energie za chladného počasí na ulici;
• prach neustále visící ve vzduchu díky nepřetržitému provozu ventilátoru a proudění vzduchu v místnosti;
• závislost na napájení (pro nepřetržitý provoz je vyžadován generátor).

Při teplotách mimo -10 ° C všechno funguje dobře, teplo odebrané z ulice stačí k vytvoření pohodlných podmínek v domě. Ale s dalším chlazením se účinnost čerpadla prudce snižuje.

Pokud je chalupa postavena v oblasti s chladným podnebím a silnými mrazy v zimě, pak se bez neobejdete bez dalšího kotle nebo krbu.

V teplém klimatu může tepelné čerpadlo vzduchu snadno zvládnout úkoly vytápění soukromého domu, ale při silných mrazech další zdroj tepla neublíží

Pro vzduchové topné zařízení takové systémy se dokonale hodí. Minimální spotřeba energie, úsilí při instalaci a problémy s údržbou. Ale nemohou ohřát vodu.K tomu budete muset dodatečně nainstalovat kotel nebo se připojit k centralizovaným sítím.

Tepelná čerpadla vzduch-vzduch jsou nejlepším způsobem, jak vytápět budovy ze dřeva nebo ze SIW. Takové budovy mají nízké tepelné ztráty, pro jejich vytápění je dostatek kapacit vzduchového tepelného čerpadla.

V létě lze tepelné čerpadlo vzduch-vzduch použít k ohřevu vody v bazénu

Hlavní rozdíly od klimatizace

Externě je tepelné čerpadlo vzduch-vzduch podobné domácímu klimatizačnímu zařízení. Má však své vlastní charakteristické konstrukční vlastnosti a specifikace.

První zařízení se používá jako hlavní zdroj vytápění, celoročně. A druhý je určen spíše pro chlazení vzduchu v letním vedru.

Hlavní funkcí tepelného čerpadla je vytápění. Mnoho modelů však může také chladit vzduch v místnosti. Ale v tomto režimu provozu jsou z hlediska energetické účinnosti výrazně nižší než klimatizace. Jedná se spíše o extrémní případ jejich použití.

Vzhled, klimatizace a vzduch VT jsou podobné, ale mají úplně jiný účel a výkon

Na druhé straně mnoho měnič klimatizace může ohřívat vnitřní vzduch. Zároveň však spotřebovávají mnohem více tepelných čerpadel. Každé zařízení má svůj vlastní účel.

Použití ohřívačů vzduch-vzduch je především přechod na obnovitelné zdroje energie.

Tyto systémy jsou ekonomicky životaschopné, navzdory velkým počátečním investicím. Snížení účtů za topení se vyplatí všechny počáteční náklady.

Výběr a výpočet tepelného čerpadla

Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch bude účinné, pouze pokud bude správně vybráno. Jeho výkon je nutné vypočítat předem, v závislosti na kvadratuře domu. A teprve pak se podívejte na ceny různých výrobců.

Ve výpočtech se používá koeficient energetické účinnosti COP (poměr výkonu VT k spotřebované energii).

Ve „skleníkových podmínkách“ často dosahuje 4–5 bodů a nejmodernější modely až 7–8. Když však venkovní teplota klesne na -15–20 ° С, tento indikátor prudce klesne na pouhé dvě.

Tepelné čerpadlo poskytuje optimální produktivitu pro vytápění při venkovních teplotách -10 ... + 10 stupňů Celsia, takže z ulice zabírá až ¾ tepelné energie

V výpočet ohřevu vzduchu je třeba vzít v úvahu:

• tepelná izolace a izolace místností;
• plocha pokojů;
• počet obyvatel v chatě;
• obecné klimatické podmínky oblasti, v níž dům stojí.

Pro většinu domů je potřeba každých 10 metrů čtverečních energie tepelného čerpadla. Ale vše je zde spíše svévolné. Pokud jsou stropy nad 2,7 m nebo stěny a okna špatně izolovány, bude zapotřebí více tepla.

V Asii a v Evropě existuje mnoho výrobců tepelných čerpadel vzduch-vzduch.

Dobré recenze mají systémy od Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Carrier, Aertec, Panasonic a Toshiba. Téměř všechny jejich modely jsou přizpůsobeny domácím provozním podmínkám a osvědčily se.

I při poklesu napětí se nerozbijí a po zapnutí elektřiny nadále řádně fungují.

Cena tepelných čerpadel s běžným vzduchem se pohybuje v rozmezí od 90 do 450 tisíc rublů. Zde hodně záleží nejen na kapacitě jednotky, ale také na další funkčnosti a zemi výroby.

Doplňkové modely:

• filtry pro čištění a dezinfekci vzduchu;
• záložní topení;
• elektrické generátory;
• GSM moduly pro ovládání systému;
• ionizátory a ozonizátory.

Praxe ukazuje, že v mrazech pod -15 ° C v místnostech vytápěných pouze tepelným vzduchovým čerpadlem se ochladí. A bez dalšího topného tělesa pohodlí v pokojích upřímně necítí.

Avšak v jižních oblastech, kde jsou takové mrazy vzácné, je VT poměrně účinná a zdůvodňuje vynaložené peníze více než díky úsporám energie.

Domácí ze staré ledničky

Je docela obtížné sestavit tepelné čerpadlo vzduch-vzduch z jednotlivých kompresorů a kondenzátorů vlastníma rukama bez dostatečných specializovaných technických znalostí. Ale pro malou místnost nebo skleník můžete použít starou ledničku.

Nejjednodušší vzduchové tepelné čerpadlo může být vyrobeno z chladničky rozšířením vzduchového potrubí do něj z ulice a zavěšením ventilátoru na zadní mřížku výměníku tepla

Za tímto účelem vytvořte dva otvory v předních dveřích chladničky. Přes první, pouliční vzduch vstoupí do mrazničky, a přes druhé spodní bude odvezen zpět na ulici.

Současně během průchodu vnitřní komorou uvolní část tepla přítomného v ní freonu.

Můžete také jednoduše zchladit stroj do zdi otevřenými dveřmi ven a výměníkem tepla vzadu do místnosti. Je však třeba mít na paměti, že výkon takového ohřívače bude malý a spotřebovává hodně elektřiny.

Vnitřní vzduch je ohříván z výměníku tepla na zadní straně chladničky. Takové tepelné čerpadlo však může pracovat pouze při venkovních teplotách nejméně plus pět stupňů Celsia.

Tento domácí spotřebič je určen pouze pro vnitřní použití.

Ve velké chalupě bude muset být systém ohřevu vzduchu vybaven vzduchovými kanály, které rovnoměrně distribuují teplý vzduch v celém objektu.

Instalace tepelného čerpadla vzduch-vzduch je velmi jednoduchá. Je nutné nainstalovat vnější a vnitřní bloky a poté je spojit pomocí obvodu s chladicí kapalinou.

První část systému je instalována na ulici: přímo na fasádě, na střeše nebo vedle budovy. Druhé v domě lze umístit na strop nebo zeď.

Doporučujeme instalovat venkovní jednotku několik metrů od vchodu do chaty a od oken, nezapomeňte na hluk vydávaný ventilátorem.

A vnitřní je nastaven tak, aby se proud teplého vzduchu z něj rovnoměrně šířil po celé místnosti.

Pokud plánujete vytápění domu s několika místnostmi na různých podlažích pomocí tepelného čerpadla vzduch-vzduch, budete muset vybavit systém ventilačního potrubí nuceným vypouštěním.

V tomto případě je lepší objednat projekt od kompetentního technika, jinak nemusí být výkon TN dostačující pro všechny místnosti.

Měřič a ochranné zařízení musí odolat špičkovému zatížení tepelného čerpadla. S ostrým chlazením mimo okno začne kompresor spotřebovávat elektřinu mnohokrát více, než je obvyklé.

Pro takový ohřívač vzduchu je nejlepší položit oddělené přívodní potrubí od rozváděcího panelu.

Zvláštní pozornost by měla být věnována instalaci trubek pro freon. Kompresorové vybavení může poškodit i ty nejmenší třísky.

Zde se neobejdete bez dovedností pájení mědi. Tankování chladiva by obecně mělo být svěřeno odborníkovi, aby se předešlo pozdějším problémům s jeho úniky.

Podrobné pokyny pro výrobu tepelného čerpadla z ledničky jsou popsány v tento článek.

Závěry a užitečné video na toto téma

Princip fungování splitového systému vzduch-vzduch:

Tepelné čerpadlo vzduchu v topném systému dvoupodlažního domu:

Střídač klimatizace nebo tepelné čerpadlo - co je lepší?

Tepelná čerpadla vzduch-vzduch jsou vysoce účinná zařízení. Jsou snadno udržovatelné, snadno ovladatelné a hospodárné.

V prodeji je nyní obrovský sortiment podobných systémů, pro každý dům si můžete vybrat topnou instalaci. Je pouze nutné správně spočítat jeho sílu, pak bude efektivně sloužit po mnoho let.

Co si myslíte o účinnosti a proveditelnosti použití tepelných čerpadel vzduch-vzduch? Podělte se o svůj názor, zanechte zpětnou vazbu o používání jednotek a položte otázky. Formulář komentáře je umístěn níže.