Pompa di calore aria-aria: principio di funzionamento, dispositivo, selezione e calcoli

Vuoi equipaggiare il riscaldamento a convezione in casa, dove viene utilizzata una pompa di calore aria-aria per riscaldare il liquido di raffreddamento, che consente un notevole risparmio nei costi di riscaldamento? Concordo sul fatto che ottenere il riscaldamento completo in un'azienda con acqua calda sia quasi gratuito - un evento molto allettante.

Ma non sai come costruire un tale sistema per riscaldare i locali in modo alternativo e ottenere acqua calda per le esigenze domestiche?

Aiuteremo a risolvere questo problema: l'articolo evidenzia il principio di funzionamento e il design della pompa. L'energia di un tale sistema dovrà essere spesa solo per il funzionamento del compressore, e la maggior parte del calore sarà prelevata dall'atmosfera per la strada, per la quale non abbiamo bisogno di soldi.

Vengono inoltre considerati i vantaggi della sua implementazione nel sistema e gli svantaggi significativi. Particolare attenzione è rivolta alla selezione e al calcolo della pompa.

E per gli amanti di fare tutto con le proprie mani, offriamo di costruire una tale pompa da soli, usando materiali improvvisati. Forniamo materiali fotografici e raccomandazioni video sulla progettazione e il funzionamento della pompa dell'aria di calore per aiutare.

Caratteristica della pompa di calore aria-aria

Qualsiasi pompa di calore si riferisce ad apparecchiature dal campo di energia alternativa. Prende l'energia termica delle masse d'aria sulla strada, dallo spazio circostante nella stanza, per riscaldarla con oggetti residenziali e non residenziali.

Non vengono utilizzati combustibili.

Pompa di calore esterna (TH) aria-aria è simile a un condizionatore d'aria dell'inverter, sistema diviso dal blocco esterno e interno.

E secondo il principio di azione, sembra più un frigorifero, agisce solo "viceversa". Ma a differenza di entrambi, questa pompa di calore è in grado di raffreddare e riscaldare le masse d'aria della casa.

La pompa di calore preleva energia termica di basso grado dall'atmosfera proveniente dalla strada e riscalda l'aria della stanza con essa a temperature confortevoli

Principio di funzionamento e disposizione interna

Un semplice fenomeno fisico della termodinamica è la pietra angolare del funzionamento delle pompe di calore aria-aria: un liquido raffredda la superficie con cui viene disperso durante l'evaporazione. Ad esempio, il vapore sopra una tazza di tè caldo mostra lo stesso effetto.

Un normale frigorifero funziona anche su questo principio. Al suo interno sono presenti tubi attraverso i quali il refrigerante circola ad alta pressione. Prende calore dall'interno del congelatore, riscaldando leggermente allo stesso tempo.

Quindi il calore raccolto viene trasferito nell'aria ambiente attraverso uno scambiatore di calore (griglie dietro il frigorifero).

In inverno, la pompa di calore aria-aria riscalda l'aria ambiente e in estate può raffreddarla

E così che dopo che il refrigerante si raffredda fino a raggiungere le temperature di esercizio, viene compresso nel compressore. E per il ciclo di lavoro, freon all'interno del sistema compressore-condensatore-evaporatore cambia costantemente da uno stato gassoso a uno stato liquido e viceversa.

La pompa di calore ad aria funziona esattamente allo stesso modo. Prende solo calore dalla strada e non da un congelatore chiuso. Anche se fuori fa freddo, c'è ancora molta energia termica nell'atmosfera.

Per produrre calore, la pompa di calore necessita solo dell'energia spesa sul compressore. Il diagramma mostra in dettaglio il processo di trasferimento del calore

La pompa di calore aria-aria è composta dai seguenti elementi:

• compressore;
• Evaporatore con soffiante ad aria forzata;
• valvola di espansione;
• tubi di rame per pompare il freon tra la strada e la casa;
• un condensatore con un ventilatore per fornire aria riscaldata alla stanza.

I primi tre elementi compongono l'unità esterna e l'ultimo si riferisce all'interno della pompa di calore. I tubi di rame isolati termicamente sono progettati per il movimento continuo del liquido di raffreddamento tra questi moduli del sistema split.

Il movimento del freon nella pompa di calore avviene in un circolo vizioso, a seguito del quale si contrae e si espande costantemente

L'algoritmo di funzionamento della pompa di calore aria-aria è il seguente:

1. L'aria di strada viene aspirata dal ventilatore nell'unità esterna e convogliata attraverso le alette dell'evaporatore esterno. Il freon che circola attraverso lo scambiatore di calore assorbe l'energia termica in esso, trasformandosi in uno stato gassoso.
2. Quindi il gas entra nel condensatore, dove viene compresso. E poi viene pompato attraverso i tubi di rame all'unità interna.
3. Nel condensatore situato nella casa, il gas ritorna nel liquido, trasferendo il calore all'aria interna.
4. Quindi la pressione in eccesso viene scaricata per mezzo di una valvola di espansione e il freon liquido viene nuovamente inviato all'evaporatore primario.

La temperatura del freon che entra nell'unità esterna è sempre inferiore alla temperatura ambiente. Pertanto, prende sempre calore dall'atmosfera.

Ma il livello di "raffreddamento" del liquido di raffreddamento nel sistema è costante e la temperatura esterna è costantemente fluttuante. Per questo motivo, nelle gelate gravi, VT perde la sua efficacia.

Il ciclo di movimento del portatore di calore della pompa di calore aria-aria: 1. è compresso dal compressore, 2. si condensa nello scambiatore di calore, mentre emette calore, 3. sotto forma di liquido entra nello scambiatore di calore esterno, 4. evapora, catturando l'energia termica del mezzo esterno durante l'evaporazione, 5 ritorna di nuovo al condensatore

Per aumentare la potenza della pompa di calore, le superfici del condensatore e dell'evaporatore sono rese le più grandi possibili. E per un funzionamento ininterrotto in inverno, lo scambiatore di calore esterno è dotato di un proprio sistema di sbrinamento.

Pro e contro di una pompa di calore ad aria

Ogni sistema tecnicamente complesso ha i suoi vantaggi e svantaggi. Le dispense sono una cosa, ma in realtà i proprietari di pompe di calore corrono il rischio di incontrare determinati problemi.

Gli impianti di riscaldamento / raffreddamento aria-aria sono utili per una serie di motivi.

I principali vantaggi includono:

• Versatilità. I sistemi ti consentono di riscaldare e raffreddare le stanze a seconda dello scopo della stanza, delle esigenze e della stagione climatica.
• Rispetto dell'ambiente Consentono di abbandonare completamente la combustione di gas naturale, carbone, legna da ardere, ecc., Ostruendo l'ambiente naturale con prodotti di combustione.
• Installazione facile. Non è difficile assemblare un sistema di componenti di produzione in fabbrica. Puoi costruire una pompa di calore da solo con mezzi improvvisati.
• Sicurezza antincendio. Il processo di generazione del calore non è associato all'uso del combustibile. Anche le violazioni nel funzionamento dell'installazione non saranno in grado di provocare incendi.
• Economia. Sono attratti da un elevato coefficiente di trasferimento del calore a costi minimi (producono 4-5 kW di calore per 1 kW di elettricità consumata). Inoltre, pagano rapidamente.
• Conveniente per il prezzo. Il costo dei sistemi realizzati in fabbrica consente di acquistare una pompa di calore per quasi tutti. L'installazione self-made sarà quasi gratuita.
• Convenienza di funzionamento. Il dispositivo tecnicamente più sofisticato nel sistema è un compressore, la cui manutenzione è difficile da gestire. Con un carico tipico delle pompe di calore, i compressori raramente si guastano prima del tempo promesso dal produttore.

Per l'organizzazione del riscaldamento in una stanza è sufficiente installare il sistema splitappendendo un modulo esterno sulla facciata e un convettore sulla parete interna. Per riscaldare più stanze dovranno equipaggiare i canali di distribuzione dell'aria riscaldata.

Per ogni chilowatt di elettricità consumata, la pompa di calore eroga fino a cinque chilowatt di energia termica

Tutto il controllo della pompa di calore aria-aria viene effettuato dall'automazione integrata. Non verrà prestata particolare attenzione al funzionamento e alla configurazione di questo sistema. Sarà solo necessario pulire regolarmente i filtri dell'aria e talvolta sostituirli.

Tra i lati negativi delle pompe di calore ci sono i seguenti:

• anche se uno sfondo lieve ma ancora rumoroso;
• dipendenza diretta dell'efficienza del sistema dalla temperatura esterna;
• aumento del consumo di energia durante la stagione fredda per strada;
• polvere costantemente sospesa nell'aria a causa del funzionamento continuo del ventilatore e della convezione dell'aria nella stanza;
• dipendenza dall'alimentazione (per un funzionamento ininterrotto, è necessario un generatore).

A temperature esterne a -10 ° C tutto funziona bene, il calore prelevato dalla strada è sufficiente per creare condizioni confortevoli in casa. Ma con un ulteriore raffreddamento, l'efficienza della pompa diminuisce drasticamente.

Se il cottage è costruito in una zona con un clima freddo e forti gelate in inverno, non puoi fare a meno di una caldaia o di un camino aggiuntivi.

In un clima caldo, una pompa di calore ad aria può facilmente far fronte alle attività di riscaldamento di una casa privata, ma nelle gelate forti una fonte di calore aggiuntiva non farà male

per apparecchiature di riscaldamento dell'aria tali sistemi si adattano perfettamente. Minimo consumo di energia, sforzo di installazione e problemi di manutenzione. Ma non possono riscaldare l'acqua.Per fare ciò, dovrai installare anche una caldaia o collegarti a reti centralizzate.

Le pompe di calore aria-aria sono il modo migliore per riscaldare edifici in legno o SIW. Tali edifici hanno basse perdite di calore, c'è abbastanza abbondanza di capacità della pompa di calore ad aria per il loro riscaldamento.

In estate, la pompa di calore aria-aria può essere utilizzata per riscaldare l'acqua della piscina

Le principali differenze rispetto al condizionatore d'aria

Esternamente, la pompa di calore aria-aria è simile a un condizionatore d'aria domestico. Ma ha le sue caratteristiche e caratteristiche distintive di design.

Il primo dispositivo viene utilizzato come principale fonte di riscaldamento, funzionante tutto l'anno. E il secondo è più destinato al raffreddamento dell'aria nella calura estiva.

La funzione principale della pompa di calore è il riscaldamento. Tuttavia, molti modelli possono anche raffreddare l'aria della stanza. Ma in questa modalità di funzionamento, sono significativamente inferiori al condizionatore d'aria in termini di efficienza energetica. Questo è piuttosto un caso estremo del loro uso.

In apparenza, l'aria condizionata e il VT dell'aria sono simili, ma hanno uno scopo e prestazioni completamente diversi

D'altra parte, molti condizionatori inverter può riscaldare l'aria interna. Allo stesso tempo, consumano molte più pompe di calore. Ogni dispositivo ha il suo scopo.

L'uso di riscaldatori aria-aria è principalmente un passaggio a fonti di energia rinnovabile.

Questi sistemi sono economicamente validi, nonostante i grandi investimenti iniziali. Ridurre le bollette del riscaldamento paga tutti i costi iniziali.

Selezione e calcolo della pompa di calore

Una pompa di calore aria-aria sarà efficace solo se selezionata correttamente. È necessario calcolare la sua potenza in anticipo, a seconda della quadratura della casa. E solo allora guarda i prezzi di diversi produttori.

Nei calcoli viene utilizzato il coefficiente di efficienza energetica del COP (il rapporto tra la potenza del VT e l'energia utilizzata).

In "condizioni di serra" spesso raggiunge 4-5 punti e i modelli più moderni fino a 7–8. Tuttavia, quando la temperatura esterna scende a -15–20 ° С, questo indicatore scende bruscamente a solo due.

La pompa di calore offre una produttività ottimale per il riscaldamento a temperature esterne di -10 ... + 10 gradi Celsius, quindi richiede fino a ¾ di energia termica dalla strada

a calcolo del riscaldamento dell'aria deve essere considerato:

• isolamento termico e isolamento dei locali;
• area delle stanze;
• numero di residenti nel cottage;
• condizioni climatiche generali dell'area in cui si trova la casa.

Per la maggior parte delle case, ogni dieci metri quadrati sono necessari circa dieci kW di potenza della pompa di calore. Ma tutto qui è piuttosto arbitrario. Se i soffitti sopra 2,7 m o le pareti e le finestre sono scarsamente isolate, sarà necessario più calore.

Ci sono molti produttori di pompe di calore aria-aria in Asia ed Europa.

Le buone recensioni hanno sistemi da Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, vettore, AERTEC, Panasonic e Toshiba. Quasi tutti i loro modelli sono adattati alle condizioni operative domestiche e si sono dimostrati validi.

Anche con cadute di tensione, non si rompono, continuando a funzionare correttamente dopo aver acceso l'elettricità.

Il prezzo delle pompe di calore ad aria compressa varia nell'intervallo da 90 a 450 mila rubli. Qui molto dipende non solo dalla capacità dell'unità, ma anche da funzionalità aggiuntive e dal paese di produzione.

Modelli separati completano:

• filtri per la pulizia e la disinfezione dell'aria;
• riscaldatori di riserva;
• generatori elettrici;
• moduli GSM per il controllo del sistema;
• ionizzatori e ozonizzatori.

La pratica dimostra che nelle gelate inferiori a -15 ° C in ambienti riscaldati solo da una pompa di aria calda, si raffredda. E senza un riscaldatore aggiuntivo, il comfort nelle camere francamente non ha odore.

Tuttavia, nelle regioni meridionali in cui tali gelate sono rare, la VT è abbastanza efficace e giustifica il denaro speso più che a causa del risparmio energetico.

Fatto in casa da un vecchio frigorifero

È abbastanza difficile assemblare una pompa di calore aria-aria da singoli compressori e condensatori con le proprie mani senza sufficienti conoscenze ingegneristiche specializzate. Ma per una piccola stanza o una serra, puoi usare il vecchio frigorifero.

La pompa di calore ad aria più semplice può essere ricavata dal frigorifero allungando un condotto dell'aria dalla strada e appendendo la ventola sulla griglia posteriore dello scambiatore di calore

Per fare ciò, praticare due fori nella porta anteriore del frigorifero. Attraverso il primo, l'aria di strada entrerà nel congelatore e attraverso il secondo inferiore verrà riportata in strada.

Allo stesso tempo, durante il passaggio attraverso la camera interna, darà parte del calore presente in essa al freon.

Puoi anche semplicemente refrigerare la macchina nel muro con una porta aperta verso l'esterno e uno scambiatore di calore sul retro della stanza. Ma bisogna tenere presente che la potenza di un tale riscaldatore sarà piccola e consuma molta elettricità.

L'aria interna viene riscaldata dallo scambiatore di calore sul retro del frigorifero. Tuttavia, una tale pompa di calore è in grado di funzionare solo a temperature esterne di almeno più cinque Celsius.

Questo elettrodomestico è progettato esclusivamente per uso interno.

In un grande cottage, il sistema di riscaldamento dell'aria dovrà essere integrato con condotti d'aria che distribuiscono uniformemente l'aria calda in tutti i locali

L'installazione di una pompa di calore aria-aria è estremamente semplice. È necessario installare i blocchi esterni e interni, quindi collegarli insieme mediante un circuito con un refrigerante.

La prima parte del sistema è installata sulla strada: direttamente sulla facciata, sul tetto o vicino all'edificio. Il secondo in casa può essere posizionato sul soffitto o sulla parete.

Si consiglia di installare l'unità esterna a pochi metri dall'ingresso al cottage e lontano dalle finestre, non dimenticare il rumore prodotto dalla ventola.

E quello interno è impostato in modo che il flusso di aria calda da esso si diffonda uniformemente in tutta la stanza.

Se si prevede di riscaldare una casa con più stanze su piani diversi con una pompa di calore aria-aria, è necessario dotare il sistema di condotti di ventilazione di scarico forzato.

In questo caso, è meglio ordinare il progetto da un ingegnere competente, altrimenti la potenza del TN potrebbe non essere sufficiente per tutte le stanze.

Il misuratore e il dispositivo di protezione devono resistere ai carichi di picco creati dalla pompa di calore. Con un forte raffreddamento fuori dalla finestra, il compressore inizia a consumare elettricità molte volte più del solito.

È consigliabile che un tale aerotermo posi una linea di alimentazione separata dal pannello di distribuzione.

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata all'installazione di tubi per freon. Anche i trucioli più piccoli all'interno possono danneggiare l'apparecchiatura del compressore.

Qui non puoi fare a meno delle abilità di brasatura del rame. Il rifornimento di refrigerante in generale dovrebbe essere affidato a un professionista al fine di evitare problemi successivi con le sue perdite.

Le istruzioni dettagliate per la realizzazione di una pompa di calore da un frigorifero sono descritte in questo articolo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il principio di funzionamento del sistema split split air-to-air:

Pompa di calore ad aria nel sistema di riscaldamento di una casa a due piani:

Inverter per condizionamento o pompa di calore: qual è il migliore?

Le pompe di calore aria-aria sono dispositivi altamente efficienti. Sono facili da mantenere, facili da usare ed economici.

In vendita ora c'è un vasto assortimento di sistemi simili, per qualsiasi casa puoi scegliere un impianto di riscaldamento. È solo necessario calcolare correttamente la sua potenza, quindi funzionerà efficacemente per molti anni.

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