Luft-Luft-Wärmepumpe: Funktionsprinzip, Gerät, Auswahl und Berechnungen

Möchten Sie eine Konvektionsheizung in dem Haus einrichten, in dem eine Luft-Luft-Wärmepumpe zum Erwärmen des Kühlmittels verwendet wird, wodurch erhebliche Einsparungen bei den Heizkosten erzielt werden? Stimmen Sie zu, dass es fast kostenlos ist, in einem Unternehmen mit heißem Wasser voll zu heizen - ein sehr verlockendes Ereignis.

Sie wissen jedoch nicht, wie Sie ein solches System bauen sollen, um die Räumlichkeiten auf alternative Weise zu heizen und Warmwasser für den häuslichen Bedarf zu erhalten?

Wir werden helfen, dieses Problem zu lösen - der Artikel hebt das Funktionsprinzip und das Design der Pumpe hervor. Die Energie eines solchen Systems muss nur für den Betrieb des Kompressors aufgewendet werden, und der größte Teil der Wärme wird nur von der Straße aus der Atmosphäre entnommen, für die wir kein Geld benötigen.

Die Vorteile seiner Implementierung im System und wesentliche Nachteile werden ebenfalls berücksichtigt. Besonderes Augenmerk wird auf die Auswahl und Berechnung der Pumpe gelegt.

Und damit Liebhaber alles mit ihren eigenen Händen machen können, bieten wir an, eine solche Pumpe aus improvisierten Materialien selbst zu bauen. Wir bieten Fotomaterial und Videoempfehlungen zu Design und Betrieb der Wärmeluftpumpe.

Luft-Luft-Wärmepumpencharakteristik

Jede Wärmepumpe bezieht sich auf Geräte aus dem Anwendungsbereich von alternative Energie. Er nimmt die Wärmeenergie der Luftmassen auf der Straße aus dem umgebenden Raum im Raum, um sie mit Wohn- und Nichtwohnobjekten zu erwärmen.

Es werden keine brennbaren Brennstoffe verwendet.

Externe Wärmepumpe (TN) Luft-Luft ähnelt einer Wechselrichter-Klimaanlage, Split-System vom externen und internen Block.

Und nach dem Wirkprinzip sieht es eher aus wie ein Kühlschrank, es wirkt nur „umgekehrt“. Im Gegensatz zu beiden kann diese Wärmepumpe die Luftmassen im Haus sowohl kühlen als auch erwärmen.

Die Wärmepumpe entzieht der Straßenatmosphäre minderwertige Wärmeenergie und erwärmt damit die Raumluft auf angenehme Temperaturen

Funktionsprinzip und interne Anordnung

Ein einfaches physikalisches Phänomen der Thermodynamik ist der Eckpfeiler des Betriebs von Luft-Luft-Wärmepumpen - eine Flüssigkeit kühlt die Oberfläche, mit der sie während der Verdampfung dispergiert wird. Zum Beispiel zeigt Dampf über einer Tasse heißen Tees den gleichen Effekt.

Ein gewöhnlicher Kühlschrank arbeitet ebenfalls nach diesem Prinzip. Im Inneren befinden sich Rohre, durch die das Kältemittel unter hohem Druck zirkuliert. Es nimmt Wärme aus dem Inneren des Gefrierschranks auf und erwärmt sich gleichzeitig leicht.

Anschließend wird die gesammelte Wärme über einen Wärmetauscher (Gitter hinter dem Kühlschrank) an die Raumluft übertragen.

Im Winter erwärmt die Luft-Luft-Wärmepumpe die Raumluft und im Sommer kann sie sie kühlen

Und damit das Kältemittel nach dem Abkühlen auf Betriebstemperaturen im Kompressor komprimiert wird. Und für den Arbeitszyklus Freon im System Kompressor-Kondensator-Verdampfer wechselt ständig von einem gasförmigen in einen flüssigen Zustand und umgekehrt.

Die Luftwärmepumpe funktioniert genauso. Er nimmt nur Wärme von der Straße und nicht von einem geschlossenen Gefrierschrank. Auch wenn es draußen frostig ist, gibt es immer noch viel Wärmeenergie in der Atmosphäre.

Zur Wärmeerzeugung benötigt die Wärmepumpe nur die für den Kompressor aufgewendete Energie. Das Diagramm zeigt detailliert den Prozess der Wärmeübertragung

Die Luft-Luft-Wärmepumpe besteht aus folgenden Elementen:

• Kompressor;
• Verdampfer mit Gebläse;
• Expansionsventil;
• Kupferrohre zum Pumpen von Freon zwischen Straße und Haus;
• ein Kondensator mit einem Ventilator zur Versorgung des Raumes mit erwärmter Luft.

Die ersten drei Elemente bilden die externe Einheit, und das letzte bezieht sich auf das Innere der Wärmepumpe. Wärmeisolierte Kupferrohre sind für eine kontinuierliche Bewegung des Kühlmittels zwischen diesen Modulen des Split-Systems ausgelegt.

Die Bewegung von Freon in der Wärmepumpe erfolgt in einem Teufelskreis, wodurch es sich ständig zusammenzieht und ausdehnt

Der Luft-Luft-Wärmepumpen-Betriebsalgorithmus lautet wie folgt:

1. Die Straßenluft wird vom Ventilator in das Außengerät gesaugt und durch die Lamellen des externen Verdampfers angetrieben. Das durch den Wärmetauscher zirkulierende Freon absorbiert die darin enthaltene Wärmeenergie und geht in einen gasförmigen Zustand über.
2. Dann tritt das Gas in den Kondensator ein, wo es komprimiert wird. Und dann wird es durch Kupferrohre zum Innengerät gepumpt.
3. In dem im Haus befindlichen Kondensator gelangt das Gas zurück in die Flüssigkeit und überträgt Wärme an die Innenluft.
4. Dann wird der Überdruck mittels eines Expansionsventils abgelassen und das flüssige Freon erneut zum Primärverdampfer geleitet.

Die Temperatur des in die externe Einheit eintretenden Freons ist immer niedriger als die Umgebungstemperatur. Daher wird der Atmosphäre immer Wärme entzogen.

Der Grad der „Kühlung“ des Kühlmittels im System ist jedoch konstant und die Außentemperatur schwankt ständig. Aus diesem Grund verliert VT bei starkem Frost seine Wirksamkeit.

Der Bewegungszyklus des Wärmeträgers der Luft-Luft-Wärmepumpe: 1. er wird vom Kompressor komprimiert, 2. kondensiert im Wärmetauscher, gibt Wärme ab, 3. tritt in Form von Flüssigkeit in den externen Wärmetauscher ein, 4. verdampft dort und fängt die Wärmeenergie des externen Mediums während der Verdampfung auf, 5 kehrt wieder zum Kondensator zurück

Um die Leistung der Wärmepumpe zu erhöhen, werden die Oberflächen des Kondensators und des Verdampfers so groß wie möglich gemacht. Und für einen unterbrechungsfreien Betrieb im Winter ist der Außenwärmetauscher mit einem eigenen Abtausystem ausgestattet.

Vor- und Nachteile einer Luftwärmepumpe

Jedes technisch komplexe System hat seine Vor- und Nachteile. Handouts sind eine Sache, aber in Wirklichkeit laufen Wärmepumpenbesitzer Gefahr, auf bestimmte Probleme zu stoßen.

Luft-Luft-Heiz- / Kühlanlagen sind aus mehreren Gründen vorteilhaft.

Die Hauptvorteile sind:

• Universalität. Mit Systemen können Sie Räume je nach Raumzweck, Bedarf und Klimasaison heizen und kühlen.
• Umweltfreundlichkeit. Sie ermöglichen es, die Verbrennung von Erdgas, Kohle, Brennholz usw. vollständig aufzugeben und die natürliche Umwelt mit Verbrennungsprodukten zu verstopfen.
• Einfache Installation. Es ist nicht schwierig, ein System von Komponenten der Fabrikproduktion zusammenzubauen. Sie können selbst eine Wärmepumpe aus improvisierten Mitteln bauen.
• Brandschutz. Der Prozess der Wärmeerzeugung ist nicht mit der Verwendung von Brennstoff verbunden. Selbst Verstöße im Betrieb der Anlage können keine Brände verursachen.
• Rentabilität. Sie werden durch einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten bei minimalen Kosten angezogen (sie erzeugen 4–5 kW Wärme pro 1 kW verbrauchten Strom). Außerdem zahlen sie sich schnell aus.
• Erschwinglich für den Preis. Die Kosten für werkseitig hergestellte Systeme ermöglichen es Ihnen, eine Wärmepumpe für fast jeden zu kaufen. Die selbstgemachte Installation ist fast kostenlos.
• Bequeme Bedienung. Das technisch anspruchsvollste Gerät im System ist ein Kompressor, dessen Wartung schwer zu bewältigen ist. Bei einer für Wärmepumpen typischen Last fallen Kompressoren selten vor der vom Hersteller versprochenen Zeit aus.

Es reicht aus, die Heizung in einem Raum zu organisieren Split-System installierendurch Aufhängen eines externen Moduls an der Fassade und eines Konvektors an der Innenwand. Um mehrere Räume zu heizen, müssen die Verteilungskanäle der erwärmten Luft ausgestattet werden.

Für jedes verbrauchte Kilowatt Strom liefert die Wärmepumpe bis zu fünf Kilowatt Wärmeenergie

Die gesamte Steuerung der Luft-Luft-Wärmepumpe erfolgt durch integrierte Automatisierung. Besondere Aufmerksamkeit wird dem Betrieb und der Konfiguration dieses Systems nicht gewidmet. Die Luftfilter müssen nur regelmäßig gereinigt und manchmal gewechselt werden.

Unter den negativen Seiten von Wärmepumpen sind die folgenden:

• wenn auch ein leichter, aber immer noch lauter Hintergrund;
• direkte Abhängigkeit der Systemeffizienz von der Außentemperatur;
• erhöhter Stromverbrauch bei kaltem Wetter auf der Straße;
• Staub, der aufgrund des Dauerbetriebs des Ventilators und der Luftkonvektion im Raum ständig in der Luft hängt;
• Abhängigkeit von der Stromversorgung (für einen unterbrechungsfreien Betrieb ist ein Generator erforderlich).

Bei Außentemperaturen bis -10 ° C funktioniert alles einwandfrei, die Wärme von der Straße reicht aus, um angenehme Bedingungen im Haus zu schaffen. Bei weiterer Abkühlung nimmt der Wirkungsgrad der Pumpe jedoch stark ab.

Wenn das Haus in einem Gebiet mit kaltem Klima und starkem Frost im Winter gebaut wurde, können Sie nicht auf einen zusätzlichen Heizkessel oder Kamin verzichten.

In einem warmen Klima kann eine Luftwärmepumpe die Aufgaben des Heizens eines Privathauses problemlos bewältigen, aber bei starkem Frost schadet eine zusätzliche Wärmequelle nicht

Für Luftheizgeräte solche Systeme passen perfekt. Minimaler Energieverbrauch, Installationsaufwand und Wartungsprobleme. Aber sie können das Wasser nicht erhitzen.Dazu müssen Sie zusätzlich einen Boiler installieren oder eine Verbindung zu zentralen Netzwerken herstellen.

Luft-Luft-Wärmepumpen sind der beste Weg, um Gebäude aus Holz oder SIW zu heizen. Solche Gebäude haben geringe Wärmeverluste, es gibt genügend Luftwärmepumpenkapazitäten für ihre Heizung.

Im Sommer kann die Luft-Luft-Wärmepumpe zum Erhitzen von Poolwasser verwendet werden

Die Hauptunterschiede zur Klimaanlage

Äußerlich ähnelt die Luft-Luft-Wärmepumpe einer Haushaltsklimaanlage. Aber es hat seine eigenen charakteristischen Designmerkmale und Spezifikationen.

Das erste Gerät wird das ganze Jahr über als Hauptheizquelle verwendet. Und die zweite ist eher für die Kühlung der Luft in der Sommerhitze gedacht.

Die Hauptfunktion der Wärmepumpe ist das Heizen. Viele Modelle können jedoch auch Raumluft kühlen. In dieser Betriebsart sind sie der Klimaanlage in Bezug auf Energieeffizienz jedoch deutlich unterlegen. Dies ist eher ein extremer Fall ihrer Verwendung.

Klimaanlage und Klimaanlage sind im Aussehen ähnlich, haben aber einen völlig anderen Zweck und eine andere Leistung

Auf der anderen Seite viele Wechselrichter-Klimaanlagen kann Raumluft erwärmen. Gleichzeitig verbrauchen sie aber viel mehr Wärmepumpen. Jedes Gerät hat seinen eigenen Zweck.

Der Einsatz von Luft-Luft-Heizgeräten ist in erster Linie eine Umstellung auf erneuerbare Energiequellen.

Diese Systeme sind trotz großer Anfangsinvestitionen wirtschaftlich rentabel. Die Reduzierung der Heizkosten zahlt sich für alle Vorabkosten aus.

Auswahl und Berechnung der Wärmepumpe

Eine Luft-Luft-Wärmepumpe ist nur dann wirksam, wenn sie richtig ausgewählt ist. Abhängig von der Quadratur des Hauses muss die Leistung im Voraus berechnet werden. Und erst dann schauen Sie sich die Preise verschiedener Hersteller an.

Bei den Berechnungen wird der Energieeffizienzkoeffizient des COP verwendet (das Verhältnis der Leistung des VT zur verwendeten Energie).

Unter „Gewächshausbedingungen“ erreicht es oft 4–5 Punkte und die modernsten Modelle bis zu 7–8. Wenn die Außentemperatur jedoch auf -15–20 ° C fällt, fällt dieser Indikator stark auf nur zwei.

Die Wärmepumpe bietet eine optimale Produktivität beim Heizen bei Außentemperaturen von -10 ... + 10 Grad Celsius, sodass bis zu ¾ Wärmeenergie von der Straße aufgenommen wird

Bei Berechnung der Luftheizung muss berücksichtigt werden:

• Wärmedämmung und Sonneneinstrahlung von Räumen;
• Raumbereich;
• Anzahl der Bewohner der Hütte;
• Allgemeine klimatische Bedingungen des Gebiets, in dem das Haus steht.

Für die meisten Haushalte werden pro zehn Quadratmeter etwa zehn kW Wärmepumpenleistung benötigt. Aber hier ist alles ziemlich willkürlich. Wenn die Decken über 2,7 m oder die Wände und Fenster schlecht isoliert sind, wird mehr Wärme benötigt.

In Asien und Europa gibt es viele Hersteller von Luft-Luft-Wärmepumpen.

Gute Bewertungen haben Systeme von Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Träger, Aertec, Panasonic und Toshiba. Fast alle Modelle sind an die häuslichen Betriebsbedingungen angepasst und haben sich bewährt.

Selbst bei Spannungsabfällen brechen sie nicht und funktionieren nach dem Einschalten des Stroms weiterhin ordnungsgemäß.

Der Preis für laufende Luftwärmepumpen variiert im Bereich von 90 bis 450 Tausend Rubel. Hier hängt vieles nicht nur von der Kapazität des Geräts ab, sondern auch von der zusätzlichen Funktionalität und dem Herstellungsland.

Separate Modelle ergänzen:

• Filter zum Reinigen und Desinfizieren von Luft;
• Backup-Heizungen;
• elektrische Generatoren;
• GSM-Module zur Steuerung des Systems;
• Ionisatoren und Ozonisatoren.

Die Praxis zeigt, dass bei Frost unter -15 ° C in Räumen, die nur mit einer Wärmeluftpumpe beheizt werden, es kühl wird. Und ohne zusätzliche Heizung riecht der Komfort in den Zimmern offen gesagt nicht.

In südlichen Regionen, in denen solche Fröste selten sind, ist VT jedoch sehr effektiv und rechtfertigt das ausgegebene Geld mehr als aufgrund von Energieeinsparungen.

Hausgemacht aus einem alten Kühlschrank

Es ist ziemlich schwierig, eine Luft-Luft-Wärmepumpe aus einzelnen Kompressoren und Kondensatoren mit eigenen Händen ohne ausreichende technische Kenntnisse zusammenzubauen. Für ein kleines Zimmer oder Gewächshaus können Sie jedoch den alten Kühlschrank verwenden.

Die einfachste Luftwärmepumpe kann aus dem Kühlschrank hergestellt werden, indem ein Luftkanal von der Straße in den Kühlschrank eingeführt und der Lüfter am hinteren Grill des Wärmetauschers aufgehängt wird

Machen Sie dazu zwei Löcher in die Vordertür des Kühlschranks. Durch die erste wird Straßenluft in den Gefrierschrank gelangen und durch die zweite untere wird sie zurück auf die Straße gebracht.

Gleichzeitig gibt es während des Durchgangs durch die innere Kammer einen Teil der darin vorhandenen Wärme an Freon ab.

Sie können die Maschine auch einfach mit einer offenen Tür nach außen und einem Wärmetauscher hinten im Raum in die Wand kühlen. Es ist jedoch zu beachten, dass die Leistung eines solchen Heizgeräts gering ist und viel Strom verbraucht.

Die Innenluft wird vom Wärmetauscher auf der Rückseite des Kühlschranks erwärmt. Eine solche Wärmepumpe kann jedoch nur bei Außentemperaturen von mindestens plus fünf Grad Celsius betrieben werden.

Dieses Haushaltsgerät ist nur für den Innenbereich vorgesehen.

In einem großen Cottage muss das Luftheizungssystem durch Luftkanäle ergänzt werden, die die warme Luft gleichmäßig auf dem Gelände verteilen

Die Installation einer Luft-Luft-Wärmepumpe ist äußerst einfach. Es ist notwendig, die externen und internen Blöcke zu installieren und sie dann durch einen Kreislauf mit einem Kühlmittel miteinander zu verbinden.

Der erste Teil des Systems wird auf der Straße installiert: direkt an der Fassade, auf dem Dach oder neben dem Gebäude. Der zweite im Haus kann an der Decke oder Wand platziert werden.

Es wird empfohlen, das Außengerät einige Meter vom Eingang des Hauses entfernt und von den Fenstern entfernt zu installieren. Vergessen Sie nicht die Geräusche des Ventilators.

Und die innere ist so eingestellt, dass sich der warme Luftstrom gleichmäßig im Raum verteilt.

Wenn Sie ein Haus mit mehreren Räumen auf verschiedenen Etagen mit einer Luft-Luft-Wärmepumpe heizen möchten, müssen Sie das Lüftungskanalsystem mit einer Zwangsentladung ausstatten.

In diesem Fall ist es besser, das Projekt bei einem kompetenten Ingenieur zu bestellen, da sonst die TN-Leistung möglicherweise nicht für alle Räume ausreicht.

Das Messgerät und die Schutzeinrichtung müssen den von der Wärmepumpe verursachten Spitzenlasten standhalten. Bei einer starken Abkühlung außerhalb des Fensters verbraucht der Kompressor um ein Vielfaches mehr Strom als gewöhnlich.

Für einen solchen Lufterhitzer ist es am besten, eine vom Verteiler getrennte Versorgungsleitung zu verlegen.

Besondere Aufmerksamkeit sollte der Installation von Rohren für Freon gewidmet werden. Selbst die kleinsten Späne im Inneren können die Kompressorausrüstung beschädigen.

Hier kann man nicht auf die Fähigkeiten des Lötens von Kupfer verzichten. Das Betanken von Kältemittel sollte im Allgemeinen einem Fachmann anvertraut werden, um spätere Probleme mit seinen Lecks zu vermeiden.

Eine schrittweise Anleitung zur Herstellung einer Wärmepumpe aus einem Kühlschrank finden Sie in dieser Artikel.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Das Funktionsprinzip des Split-Luft-Luft-Split-Systems:

Luftwärmepumpe im Heizsystem eines zweistöckigen Hauses:

Klimaanlage Wechselrichter oder Wärmeluftpumpe - was ist besser?

Luft-Luft-Wärmepumpen sind hocheffiziente Geräte. Sie sind leicht zu warten, leicht zu bedienen und wirtschaftlich.

Zum Verkauf steht jetzt eine riesige Auswahl ähnlicher Systeme. Für jedes Haus können Sie eine Heizungsanlage wählen. Es ist nur notwendig, seine Leistung richtig zu berechnen, dann wird es für viele Jahre effektiv dienen.

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