Pompa ciepła powietrze-powietrze: zasada działania, urządzenie, wybór i obliczenia

Czy chcesz wyposażyć ogrzewanie konwekcyjne w domu, w którym pompa ciepła powietrze-powietrze służy do podgrzewania płynu chłodzącego, co zapewnia znaczne oszczędności kosztów ogrzewania? Zgadzam się, że pełne ogrzewanie w towarzystwie ciepłej wody jest prawie darmowe - bardzo kuszące wydarzenie.

Ale nie wiesz, jak zbudować taki system, aby ogrzewać pomieszczenia w alternatywny sposób i uzyskać ciepłą wodę na potrzeby domowe?

Pomożemy poradzić sobie z tym problemem - w artykule podkreślono zasadę działania i konstrukcję pompy. Energia takiego układu będzie musiała zostać wydana tylko na działanie sprężarki, a większość ciepła zostanie pobrana właśnie z ulicy z atmosfery, na którą nie potrzebujemy pieniędzy.

Rozważane są również zalety jego wdrożenia w systemie i znaczące wady. Szczególną uwagę zwraca się na wybór i obliczenia pompy.

A dla miłośników robienia wszystkiego własnymi rękami, proponujemy zbudować taką pompę samodzielnie, używając improwizowanych materiałów. Dostarczamy materiały fotograficzne i rekomendacje wideo dotyczące projektu i działania pompy ciepła, aby pomóc.

Charakterystyka pompy ciepła powietrze-powietrze

Każda pompa ciepła odnosi się do sprzętu z zakresu energia alternatywna. Bierze energię cieplną mas powietrza na ulicy, z otaczającej przestrzeni w pomieszczeniu, aby ogrzać ją przedmiotami mieszkalnymi i niemieszkalnymi.

Nie stosuje się paliw łatwopalnych.

Zewnętrznie pompa ciepła (TN) powietrze-powietrze jest podobne do klimatyzatora z falownikiem, podzielony system z zewnętrznego i wewnętrznego bloku.

I zgodnie z zasadą działania, wygląda bardziej jak lodówka, działa tylko „vice versa”. Ale w odróżnieniu od nich, ta pompa ciepła może zarówno chłodzić, jak i ogrzewać masy powietrza w domu.

Pompa ciepła pobiera niskiej jakości energię cieplną z atmosfery z ulicy i ogrzewa nią powietrze w pomieszczeniu do komfortowych temperatur

Zasada działania i układ wewnętrzny

Proste fizyczne zjawisko termodynamiki stanowi kamień węgielny działania pomp ciepła powietrze-powietrze - ciecz chłodzi powierzchnię, z którą jest rozpraszana podczas parowania. Na przykład para nad kubkiem gorącej herbaty wykazuje ten sam efekt.

Zwykła lodówka działa również na tej zasadzie. Wewnątrz znajdują się rurki, przez które czynnik chłodniczy krąży pod wysokim ciśnieniem. Pobiera ciepło z wnętrza zamrażarki, jednocześnie lekko się rozgrzewając.

Następnie zgromadzone ciepło jest przekazywane do powietrza w pomieszczeniu przez wymiennik ciepła (kratki za lodówką).

Zimą pompa ciepła powietrze-powietrze ogrzewa powietrze w pomieszczeniu, a latem może je ochłodzić

I tak, że po ochłodzeniu czynnika chłodniczego do temperatur roboczych jest on sprężany w sprężarce. A do cyklu pracy freon w systemie kompresor-skraplacz-parownik stale zmienia się ze stanu gazowego w ciekły i odwrotnie.

Powietrzna pompa ciepła działa dokładnie w ten sam sposób. On pobiera ciepło tylko z ulicy, a nie z zamkniętej zamrażarki. Nawet jeśli na zewnątrz jest mroźno, w atmosferze wciąż jest dużo energii cieplnej.

Aby wytworzyć ciepło, pompa ciepła potrzebuje tylko energii zużytej na sprężarkę. Schemat pokazuje szczegółowo proces wymiany ciepła

Pompa ciepła powietrze-powietrze składa się z następujących elementów:

• kompresor;
• Parownik z dmuchawą z wymuszonym obiegiem powietrza;
• zawór rozprężny;
• miedziane rury do pompowania freonu między ulicą a domem;
• skraplacz z wentylatorem do dostarczania ogrzanego powietrza do pomieszczenia.

Pierwsze trzy elementy składają się na jednostkę zewnętrzną, a ostatni odnosi się do wnętrza pompy ciepła. Izolowane cieplnie rurki miedziane są przeznaczone do ciągłego przepływu chłodziwa między tymi modułami układu dzielonego.

Ruch freonu w pompie ciepła odbywa się w błędnym kole, w wyniku którego stale się kurczy i rozszerza

Algorytm działania pompy ciepła powietrze-powietrze przedstawia się następująco:

1. Wentylator zasysa powietrze uliczne do jednostki zewnętrznej i przepuszcza je przez żebra zewnętrznego parownika. Freon krążący przez wymiennik ciepła pochłania w nim energię cieplną, zamieniając się w stan gazowy.
2. Następnie gaz wchodzi do skraplacza, gdzie jest sprężany. Następnie jest pompowany przez miedziane rury do jednostki wewnętrznej.
3. W skraplaczu znajdującym się w domu gaz przechodzi z powrotem do cieczy, przenosząc ciepło do powietrza w pomieszczeniu.
4. Następnie nadciśnienie jest odpowietrzane za pomocą zaworu rozprężnego, a ciekły freon jest ponownie wysyłany do głównego parownika.

Temperatura freonu wchodzącego do jednostki zewnętrznej jest zawsze niższa niż temperatura otoczenia. Dlatego zawsze pobiera ciepło z atmosfery.

Ale poziom „chłodzenia” chłodziwa w układzie jest stały, a temperatura zewnętrzna stale się zmienia. Z tego powodu przy silnych mrozach VT traci skuteczność.

Cykl ruchu nośnika ciepła pompy ciepła powietrze-powietrze: 1. jest sprężany przez sprężarkę, 2. skrapla się w wymienniku ciepła, oddając ciepło, 3. w postaci cieczy wchodzi do zewnętrznego wymiennika ciepła, 4. paruje, przechwytując energię cieplną czynnika zewnętrznego podczas parowania, 5 wraca do kondensatora ponownie

Aby zwiększyć moc pompy ciepła, powierzchnie skraplacza i parownika są tak duże, jak to możliwe. Aby zapewnić nieprzerwaną pracę w zimie, zewnętrzny wymiennik ciepła jest wyposażony we własny system odszraniania.

Plusy i minusy powietrznej pompy ciepła

Każdy technicznie złożony system ma swoje zalety i wady. Materiały informacyjne to jedno, ale w rzeczywistości właściciele pomp ciepła są narażeni na pewne problemy.

Instalacje ogrzewania / chłodzenia powietrze-powietrze są korzystne z wielu powodów.

Główne zalety to:

• Uniwersalność. Systemy umożliwiają ogrzewanie i chłodzenie pomieszczeń w zależności od przeznaczenia pomieszczenia, potrzeb i pory klimatycznej.
• Przyjazność dla środowiska. Pozwalają całkowicie zrezygnować ze spalania gazu ziemnego, węgla, drewna opałowego itp., Zatkając środowisko naturalne produktami spalania.
• Łatwa instalacja. Nie jest trudno zmontować system komponentów produkcji fabrycznej. Możesz samodzielnie zbudować pompę ciepła z improwizowanych środków.
• Bezpieczeństwo przeciwpożarowe. Proces wytwarzania ciepła nie jest związany z wykorzystaniem paliwa. Nawet naruszenia zasad działania instalacji nie będą w stanie spowodować pożarów.
• Rentowność Przyciąga ich wysoki współczynnik przenikania ciepła przy minimalnych kosztach (wytwarzają one 4–5 kW ciepła na 1 kW zużytej energii elektrycznej). Ponadto szybko się opłacają.
• Przystępna cena. Koszt fabrycznych systemów pozwala na zakup pompy ciepła dla prawie wszystkich. Samodzielna instalacja będzie prawie bezpłatna.
• Wygoda obsługi. Najbardziej zaawansowanym technicznie urządzeniem w systemie jest kompresor, którego utrzymanie jest trudne do opanowania. Przy obciążeniu typowym dla pomp ciepła sprężarki rzadko ulegają awarii przed czasem obiecanym przez producenta.

Do organizacji ogrzewania w jednym pomieszczeniu wystarczy zainstaluj system splitprzez zawieszenie modułu zewnętrznego na fasadzie i konwektora na ścianie wewnętrznej. Aby ogrzać kilka pomieszczeń, trzeba będzie wyposażyć kanały dystrybucji ogrzanego powietrza.

Na każdy kilowat zużytej energii elektrycznej pompa ciepła dostarcza do pięciu kilowatów energii cieplnej

Cała kontrola pompy ciepła powietrze-powietrze odbywa się poprzez zintegrowaną automatyzację. Szczególna uwaga nie zostanie zwrócona na działanie i konfigurację tego systemu. Konieczne będzie jedynie regularne czyszczenie filtrów powietrza, a czasem ich wymiana.

Do negatywnych stron pomp ciepła należą:

• choć niewielkie, ale wciąż głośne tło;
• bezpośrednia zależność wydajności systemu od temperatury zewnętrznej;
• zwiększone zużycie energii podczas zimnej pogody na ulicy;
• kurz stale wiszący w powietrzu z powodu ciągłej pracy wentylatora i konwekcji powietrza w pomieszczeniu;
• zależność od zasilania (do nieprzerwanej pracy wymagany jest generator).

W temperaturach na zewnątrz do -10 ° C wszystko działa dobrze, ciepło pobierane z ulicy wystarcza, aby stworzyć komfortowe warunki w domu. Ale przy dalszym chłodzeniu wydajność pompy gwałtownie spada.

Jeśli domek jest zbudowany w obszarze o zimnym klimacie i silnych mrozach w zimie, nie można obejść się bez dodatkowego kotła lub kominka.

W ciepłym klimacie powietrzna pompa ciepła może łatwo poradzić sobie z zadaniami ogrzewania prywatnego domu, ale przy silnych mrozach dodatkowe źródło ciepła nie zaszkodzi

Dla sprzęt do ogrzewania powietrznego takie systemy pasują idealnie. Minimalne zużycie energii, wysiłek instalacyjny i problemy konserwacyjne. Ale nie mogą podgrzać wody.Aby to zrobić, będziesz musiał dodatkowo zainstalować kocioł lub podłączyć się do scentralizowanych sieci.

Pompy ciepła powietrze-powietrze to najlepszy sposób na ogrzanie budynków wykonanych z drewna lub SIW. Takie budynki mają niskie straty ciepła, istnieje wystarczająca ilość wydajności powietrznej pompy ciepła do ich ogrzewania.

Latem pompa ciepła powietrze-powietrze może być używana do podgrzewania wody w basenie

Główne różnice w stosunku do klimatyzatora

Zewnętrznie pompa ciepła powietrze-powietrze jest podobna do klimatyzatora domowego. Ale ma swoje własne charakterystyczne cechy i specyfikacje.

Pierwsze urządzenie służy jako główne źródło ogrzewania, działające przez cały rok. A drugi jest bardziej przeznaczony do chłodzenia powietrza w letnim upale.

Główną funkcją pompy ciepła jest ogrzewanie. Jednak wiele modeli może również chłodzić powietrze w pomieszczeniu. Ale w tym trybie pracy są znacznie gorsze od klimatyzatora pod względem wydajności energetycznej. Jest to raczej skrajny przypadek ich użycia.

Z wyglądu klimatyzacja i klimatyzacja VT są podobne, ale mają zupełnie inne przeznaczenie i działanie

Z drugiej strony wielu klimatyzatory z falownikiem może ogrzewać powietrze w pomieszczeniu. Ale jednocześnie zużywają znacznie więcej pomp ciepła. Każde urządzenie ma swój własny cel.

Zastosowanie nagrzewnic powietrze-powietrze jest przede wszystkim przejściem na odnawialne źródła energii.

Systemy te są opłacalne ekonomicznie, pomimo dużych początkowych inwestycji. Zmniejszenie rachunków za ogrzewanie spłaca wszystkie koszty początkowe.

Wybór i obliczenia pompy ciepła

Pompa ciepła powietrze-powietrze będzie skuteczna tylko wtedy, gdy zostanie prawidłowo wybrana. Konieczne jest wcześniejsze obliczenie jego mocy, w zależności od kwadratury domu. I dopiero wtedy spójrz na ceny różnych producentów.

W obliczeniach stosuje się współczynnik efektywności energetycznej COP (stosunek mocy VT do zużytej energii).

W „warunkach szklarniowych” często osiąga 4–5 punktów, a najnowocześniejsze modele do 7–8. Jednak gdy temperatura zewnętrzna spadnie do -15–20 ° С, wskaźnik ten gwałtownie spada do zaledwie dwóch.

Pompa ciepła zapewnia optymalną wydajność ogrzewania w temperaturach na zewnątrz -10 ... + 10 stopni Celsjusza, więc pobiera do energy energii cieplnej z ulicy

At obliczanie ogrzewania powietrza należy wziąć pod uwagę:

• izolacja termiczna i nasłonecznienie pomieszczeń;
• powierzchnia pokoi;
• liczba mieszkańców w domku;
• ogólne warunki klimatyczne w miejscu, w którym stoi dom.

W większości domów potrzeba około dziesięciu kW mocy pompy ciepła na każde dziesięć metrów kwadratowych. Ale wszystko tutaj jest raczej arbitralne. Jeśli sufity powyżej 2,7 m lub ściany i okna są słabo izolowane, wymagane będzie więcej ciepła.

W Azji i Europie jest wielu producentów pomp ciepła powietrze-powietrze.

Dobre recenzje mają systemy z Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Przewoźnik, Aertec, Panasonic i Toshiba. Prawie wszystkie ich modele są dostosowane do krajowych warunków pracy i sprawdziły się dobrze.

Nawet przy spadkach napięcia nie pękają, po włączeniu prądu działają poprawnie.

Cena pracujących pomp ciepła powietrza waha się w przedziale od 90 do 450 tysięcy rubli. Tutaj wiele zależy nie tylko od wydajności urządzenia, ale także od dodatkowej funkcjonalności i kraju produkcji.

Oddzielne modele uzupełniają:

• filtry do czyszczenia i dezynfekcji powietrza;
• grzałki rezerwowe;
• generatory elektryczne;
• moduły GSM do sterowania systemem;
• jonizatory i ozonatory.

Praktyka pokazuje, że w mrozach poniżej -15 ° C w pomieszczeniach ogrzewanych tylko przez pompę ciepła powietrze staje się chłodne. A bez dodatkowego grzejnika komfort w pokojach szczerze nie pachnie.

Jednak w regionach południowych, gdzie takie przymrozki występują rzadko, VT jest dość skuteczny i uzasadnia wydane pieniądze więcej niż ze względu na oszczędności energii.

Domowej roboty ze starej lodówki

Trudno jest montować pompę ciepła powietrze-powietrze z poszczególnych sprężarek i skraplaczy własnymi rękami bez wystarczającej specjalistycznej wiedzy inżynierskiej. Ale do małego pokoju lub szklarni możesz użyć starej lodówki.

Najprostszą powietrzną pompę ciepła można wykonać z lodówki, przeciągając do niej kanał powietrzny z ulicy i zawieszając wentylator na tylnej kratce wymiennika ciepła

Aby to zrobić, wykonaj dwa otwory w przednich drzwiach lodówki. Przez pierwsze powietrze uliczne wejdzie do zamrażarki, a przez drugie dolne zostanie zabrane z powrotem na ulicę.

Jednocześnie podczas przejścia przez komorę wewnętrzną przekaże freonowi część ciepła w nim obecnego.

Możesz także po prostu schłodzić maszynę do ściany za pomocą otwartych drzwi na zewnątrz i wymiennika ciepła z tyłu pomieszczenia. Należy jednak pamiętać, że moc takiego grzejnika będzie niewielka i zużywa dużo energii elektrycznej.

Powietrze w pomieszczeniu jest podgrzewane z wymiennika ciepła z tyłu lodówki. Taka pompa ciepła może jednak działać tylko przy temperaturach zewnętrznych co najmniej plus pięć Celsjusza.

To urządzenie domowe jest przeznaczone wyłącznie do użytku w pomieszczeniach.

W dużym domku system ogrzewania powietrznego będzie musiał zostać uzupełniony kanałami powietrznymi, które równomiernie rozprowadzają ciepłe powietrze w całym pomieszczeniu

Instalacja pompy ciepła powietrze-powietrze jest niezwykle prosta. Konieczne jest zainstalowanie zewnętrznych i wewnętrznych bloków, a następnie połączenie ich razem za pomocą obwodu z płynem chłodzącym.

Pierwsza część systemu jest instalowana na ulicy: bezpośrednio na elewacji, na dachu lub obok budynku. Drugi w domu można umieścić na suficie lub ścianie.

Zaleca się zainstalowanie jednostki zewnętrznej kilka metrów od wejścia do domku i z dala od okien, nie zapomnij o hałasie wytwarzanym przez wentylator.

A wewnętrzny jest tak ustawiony, że strumień ciepłego powietrza z niego równomiernie rozprowadza się po całym pomieszczeniu.

Jeśli planujesz ogrzać dom z kilkoma pokojami na różnych piętrach za pomocą pompy ciepła powietrze-powietrze, będziesz musiał wyposażyć system kanałów wentylacyjnych w wymuszony zrzut.

W takim przypadku lepiej jest zamówić projekt u kompetentnego inżyniera, w przeciwnym razie moc TN może nie być wystarczająca dla wszystkich pomieszczeń.

Licznik i urządzenie ochronne muszą wytrzymać obciążenia szczytowe wytwarzane przez pompę ciepła. Przy ostrym chłodzeniu za oknem sprężarka zaczyna zużywać energię elektryczną wiele razy więcej niż zwykle.

Najlepiej, aby taka nagrzewnica powietrza układała oddzielny przewód zasilający od panelu rozdzielczego.

Szczególną uwagę należy zwrócić na instalację rur do freonu. Nawet najmniejsze wióry wewnątrz mogą uszkodzić sprzęt sprężarki.

Tutaj nie można się obejść bez umiejętności lutowania miedzi. Uzupełnienie czynnika chłodniczego należy zasadniczo powierzyć fachowcowi, aby uniknąć późniejszych problemów z wyciekami.

Instrukcje krok po kroku dotyczące wytwarzania pompy ciepła z lodówki opisano w ten artykuł.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Zasada działania podzielonego układu podziału powietrze-powietrze:

Powietrzna pompa ciepła w systemie grzewczym dwupiętrowego domu:

Falownik klimatyzacji lub pompa ciepła - co jest lepsze?

Pompy ciepła powietrze-powietrze to wysoce wydajne urządzenia. Są łatwe w utrzymaniu, łatwe w obsłudze i ekonomiczne.

W sprzedaży jest teraz ogromny asortyment podobnych systemów, do każdego domu możesz wybrać instalację grzewczą. Konieczne jest tylko prawidłowe obliczenie jego mocy, a następnie będzie skutecznie służyć przez wiele lat.

Co sądzisz o wydajności i możliwości zastosowania pomp ciepła powietrze-powietrze? Podziel się swoją opinią, wystaw opinię na temat korzystania z jednostek i zadawaj pytania. Formularz komentarza znajduje się poniżej.