Pompa de căldură aer-aer: principiul funcționării, dispozitivului, selecției și calculelor

Vrei să echipezi încălzirea prin convecție în casă, unde se folosește o pompă de căldură aer-aer pentru încălzirea lichidului de răcire, ceea ce oferă economii semnificative în costurile de încălzire? De acord că încălzirea completă într-o companie cu apă caldă este aproape gratuită - un eveniment foarte tentant.

Dar nu știți cum să construiți un astfel de sistem pentru a încălzi spațiile într-un mod alternativ și pentru a obține apă caldă pentru nevoile casnice?

Vom ajuta să abordăm această problemă - articolul evidențiază principiul funcționării și proiectarea pompei. Energia unui astfel de sistem va trebui să fie cheltuită doar pentru funcționarea compresorului, iar cea mai mare parte a căldurii va fi preluată doar din stradă din atmosferă, pentru care nu avem nevoie de bani.

Sunt avute în vedere și avantajele implementării sale în sistem și dezavantaje semnificative. O atenție deosebită se acordă selectării și calculului pompei.

Și pentru ca iubitorii să facă totul cu propriile mâini, ne oferim să construim o astfel de pompă pe cont propriu, folosind materiale improvizate. Oferim materiale fotografice și recomandări video cu privire la proiectarea și funcționarea pompei de căldură pentru a vă ajuta.

Caracteristica pompei de căldură aer-aer

Orice pompă de căldură se referă la echipamente din sfera de aplicare a energie alternativă. El ia energia termică a maselor de aer de pe stradă, din spațiul înconjurător din cameră, pentru a o încălzi cu obiecte rezidențiale și nerezidențiale.

Nu se utilizează combustibili combustibili.

Pompa de caldura externa (TH) aer-aer este similar cu un aparat de aer condiționat invertor, sistem split din blocul extern și intern.

Și conform principiului acțiunii, pare mai mult ca un frigider, acționează doar „invers”. Dar, spre deosebire de ambele, această pompă de căldură este capabilă să răcească și să încălzească masele de aer din casă.

Pompa de căldură preia energie termică de grad scăzut din atmosferă de pe stradă și încălzește aerul din încăpere cu temperaturi confortabile

Principiul funcționării și aranjarea internă

Un fenomen fizic simplu al termodinamicii este piatra de temelie a funcționării pompelor de căldură aer-aer - un lichid răcește suprafața cu care este dispersat în timpul evaporării. De exemplu, aburul de deasupra unei cani de ceai fierbinte arată același efect.

Un frigider obișnuit funcționează și pe acest principiu. În interiorul ei sunt tuburi prin care circulă agentul frigorific sub presiune ridicată. Este nevoie de căldură din interiorul congelatorului, încălzindu-se ușor în același timp.

Apoi, căldura colectată este transferată în aerul din cameră printr-un schimbător de căldură (grilele din spatele frigiderului).

Iarna, pompa de căldură aer-aer încălzește aerul din încăpere, iar vara îl poate răci

Și astfel încât, după ce refrigerantul se răcește la temperaturi de funcționare, acesta este comprimat în compresor. Și pentru ciclul de lucru, freonați în interiorul sistemului compresor-condensator-vaporizator se schimbă constant de la o stare gazoasă la una lichidă și invers.

Pompa de căldură cu aer funcționează exact în același mod. El ia doar căldură de pe stradă și nu de la un congelator închis. Chiar dacă este înghețat afară, există încă multă energie termică în atmosferă.

Pentru a produce căldură, pompa de căldură are nevoie doar de energia cheltuită pe compresor. Diagrama prezintă în detaliu procesul de transfer de căldură

Pompa de căldură aer-aer constă din următoarele elemente:

• compresor;
• Evaporator cu suflant de aer forțat;
• supapa de expansiune;
• țevi de cupru pentru pomparea freonului între stradă și casă;
• un condensator cu ventilator pentru alimentarea aerului încălzit în cameră.

Primele trei elemente alcătuiesc unitatea externă, iar ultima se referă la interiorul pompei de căldură. Tuburile de cupru izolate termic sunt proiectate pentru mișcarea continuă a lichidului de răcire între aceste module ale sistemului de împărțire.

Mișcarea freonului în pompa de căldură are loc într-un cerc vicios, ca urmare a căruia se contractă și se extinde constant

Algoritmul de funcționare a pompei de căldură aer-aer este următorul:

1. Aerul din stradă este atras de ventilator în unitatea exterioară și condus prin aripioarele evaporatorului exterior. Freonul care circulă prin schimbătorul de căldură absoarbe energia termică din acesta, transformându-se într-o stare gazoasă.
2. Apoi, gazul intră în condensator, unde este comprimat. Și apoi este pompat prin țevi de cupru către unitatea interioară.
3. În condensatorul amplasat în casă, gazul trece înapoi în lichid, transferând căldura în aerul interior.
4. Apoi, presiunea în exces este evacuată cu ajutorul unei valve de expansiune, iar freonul lichid este din nou trimis la evaporatorul primar.

Temperatura freonului care intră în unitatea externă este întotdeauna mai mică decât temperatura ambiantă. Prin urmare, întotdeauna este nevoie de căldură din atmosferă.

Dar nivelul de „răcire” al lichidului de răcire din sistem este constant, iar temperatura exterioară este în continuă fluctuație. Din acest motiv, în înghețurile severe, VT își pierde eficacitatea.

Ciclul de mișcare al purtătorului de căldură al pompei de căldură aer-aer: 1. este comprimat de compresor, 2. se condensează în schimbătorul de căldură, în timp ce emană căldură, 3. intră în schimbătorul de căldură extern sub formă de lichid, 4. se evaporă acolo, captând energia termică a mediului extern în timpul evaporării, 5 se întoarce din nou la condensator

Pentru a crește puterea pompei de căldură, suprafețele condensatorului și evaporatorului sunt realizate cât mai mult posibil. Iar pentru funcționarea neîntreruptă pe timpul iernii, schimbătorul de căldură în exterior este echipat cu propriul său sistem de decongelare.

Pro și contra unei pompe de căldură cu aer

Fiecare sistem complex din punct de vedere tehnic are propriile avantaje și dezavantaje. Fișele tehnice sunt un lucru, dar, în realitate, proprietarii pompelor de căldură riscă să întâmpine anumite probleme.

Instalațiile de încălzire / răcire aer-aer sunt benefice din mai multe motive.

Principalele avantaje includ:

• Versatilitate. Sistemele vă permit să încălziți și să răcoriți camerele în funcție de scopul camerei, de nevoile și de sezonul climatic.
• Prietenie cu mediul. Acestea fac posibilă renunțarea completă la arderea gazelor naturale, a cărbunelui, a lemnului de foc etc., înfundând mediul natural cu produse de ardere.
• Instalare ușoară. Nu este dificil să asamblați un sistem de componente ale producției din fabrică. Puteți construi singură o pompă de căldură din mijloace improvizate.
• Securitatea la incendiu. Procesul de generare a căldurii nu este asociat cu utilizarea combustibilului. Nici încălcările în funcționarea instalației nu vor putea provoca incendii.
• Economie. Atrase de un coeficient ridicat de transfer de căldură la costuri minime (pentru consumul de 1 kW de energie electrică, produc 4-5 kW de căldură). În plus, ei plătesc rapid.
• Accesibil la preț. Costul sistemelor fabricate vă permite să achiziționați o pompă de căldură pentru aproape toată lumea. Instalarea auto-realizată va fi aproape gratuită.
• Convenabilitatea funcționării. Cel mai sofisticat dispozitiv tehnic din sistem este un compresor, a cărui întreținere este dificil de rezolvat. Cu o sarcină tipică pompelor de căldură, compresoarele nu reușesc mai rar înainte de timpul promis de producător.

Pentru organizarea încălzirii într-o cameră este suficient instalați sistemul splitprin agățarea unui modul exterior pe fațadă și a unui convector pe peretele intern. Pentru a încălzi mai multe camere va trebui să echipeze canalele de distribuție a aerului încălzit.

Pentru fiecare kilowatt de energie electrică consumată, pompa de căldură furnizează până la cinci kilowati de energie termică

Tot controlul pompei de căldură aer-aer se face prin automatizare integrată. O atenție deosebită nu va fi acordată funcționării și configurației acestui sistem. Va fi necesar să curățați regulat filtrele de aer și să le schimbați uneori.

Printre părțile negative ale pompelor de căldură se numără următoarele:

• deși un fundal ușor, dar încă zgomotos;
• dependența directă a eficienței sistemului de temperatura externă;
• creșterea consumului de energie pe vreme rece pe stradă;
• praful atârnând constant în aer datorită funcționării continue a ventilatorului și a convecției de aer în cameră;
• dependență de sursa de alimentare (pentru funcționarea neîntreruptă este necesar un generator).

La temperaturi exterioare până la -10 ° C totul funcționează bine, căldura preluată de pe stradă este suficientă pentru a crea condiții confortabile în casă. Dar cu o răcire suplimentară, eficiența pompei scade brusc.

Dacă cabana este construită într-o zonă cu un climat rece și înghețuri severe în timpul iernii, atunci nu puteți face fără un cazan suplimentar sau șemineu.

Într-un climat cald, o pompă de căldură cu aer poate face față cu ușurință sarcinilor de încălzire a unei case private, dar în înghețurile severe, o sursă suplimentară de căldură nu va afecta

pentru echipamente de încălzire cu aer astfel de sisteme se potrivesc perfect. Consum minim de energie, efort de instalare și probleme de întreținere. Dar nu pot încălzi apa.Pentru a face acest lucru, va trebui să instalați suplimentar un cazan sau să vă conectați la rețele centralizate.

Pompele de căldură aer-aer sunt cea mai bună modalitate de a încălzi clădirile din lemn sau SIW. Astfel de clădiri au pierderi de căldură scăzute, există o abundență suficientă de capacități de pompare de căldură cu aer pentru încălzirea lor.

Vara, pompa de căldură aer-aer poate fi folosită pentru încălzirea apei din piscină

Principalele diferențe față de aparatul de aer condiționat

Extern, pompa de căldură aer-aer este similară cu un aparat de aer condiționat casnic. Dar are propriile sale caracteristici de design și specificații.

Primul dispozitiv este utilizat ca sursă principală de încălzire, care funcționează tot anul. Iar cea de-a doua este mai destinată răcirii aerului la căldura de vară.

Funcția principală a pompei de căldură este încălzirea. Cu toate acestea, multe modele pot răcori și aerul din cameră. Dar în acest mod de funcționare, acestea sunt semnificativ inferioare aerului condiționat în ceea ce privește eficiența energetică. Acesta este mai degrabă un caz extrem al utilizării lor.

În aparență, aerul condiționat și VT-ul sunt similare, dar au un scop și performanță complet diferite

Pe de altă parte, multe aparate de aer conditionat invertor poate încălzi aerul interior. Dar în același timp consumă mult mai multe pompe de căldură. Fiecare dispozitiv are propriul său scop.

Utilizarea încălzitoarelor aer-aer este în primul rând o schimbare către sursele regenerabile de energie.

Aceste sisteme sunt viabile din punct de vedere economic, în ciuda investițiilor inițiale mari. Reducerea facturilor la încălzire plătește toate costurile anterioare.

Selectarea și calculul pompei de căldură

O pompă de căldură aer-aer va fi eficientă numai dacă este selectată corect. Este necesar să vă calculați puterea în avans, în funcție de cuadratura casei. Și abia apoi uitați-vă la prețurile diferiților producători.

În calcule, se utilizează coeficientul de eficiență energetică al COP (raportul dintre puterea VT și energia utilizată).

În „condiții de seră” ajunge adesea la 4-5 puncte, iar cele mai moderne modele până la 7–8. Cu toate acestea, atunci când temperatura exterioară scade la -15-20 ° С, acest indicator scade brusc la doar două.

Pompa de căldură oferă o productivitate optimă pentru încălzirea la temperaturi exterioare de -10 ... + 10 grade Celsius, deci necesită până la ¾ de energie termică din stradă

la calculul încălzirii cu aer trebuie luate în considerare:

• izolare termică și izolare a încăperilor;
• zona camerelor;
• numărul de locuitori în cabană;
• condițiile climatice generale ale zonei în care se află casa.

Pentru majoritatea caselor, este nevoie de aproximativ zece kW de putere a pompei de căldură pentru fiecare zece metri pătrați. Dar totul aici este destul de arbitrar. Dacă plafoanele de peste 2,7 m sau pereții și ferestrele sunt izolate slab, atunci va fi necesară mai multă căldură.

În Asia și Europa există numeroși producători de pompe de căldură aer-aer.

Recenzii bune au sisteme de la Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, purtător, Aertec, Panasonic și Toshiba. Aproape toate modelele lor sunt adaptate condițiilor de funcționare interne și s-au dovedit bine.

Chiar și cu căderi de tensiune, acestea nu se rup, continuând să funcționeze corect după pornirea electricității.

Prețul pompelor de căldură cu aer variate variază între 90 și 450 de mii de ruble. Aici multe depind nu numai de capacitatea unității, ci și de funcționalitatea suplimentară și de țara de producție.

Modele separate completează:

• filtre pentru curățarea și dezinfectarea aerului;
• încălzitoare de rezervă;
• generatoare electrice;
• Module GSM pentru controlul sistemului;
• ionizatoare și ozonizante.

Practica arată că în înghețurile sub -15 ° C în camerele încălzite doar de o pompă de aer de căldură, acestea devin reci. Și fără un încălzitor suplimentar, confortul în camere sincer nu miroase.

Cu toate acestea, în regiunile sudice în care astfel de înghețuri sunt rare, VT este destul de eficient și justifică banii cheltuiți mai mult decât din cauza economiilor de energie.

De casă dintr-un frigider vechi

Este destul de dificil să asamblați o pompă de căldură aer-aer de la compresoarele și condensatoarele individuale cu propriile mâini, fără suficiente cunoștințe de inginerie specializate. Dar pentru o cameră mică sau o seră, puteți folosi frigiderul vechi.

Cea mai simplă pompă de căldură de aer se poate realiza din frigider, extinzând un canal de aer în ea din stradă și agățând ventilatorul pe grilajul din spate al schimbătorului de căldură

Pentru a face acest lucru, faceți două găuri în ușa din față a frigiderului. Prin primul, aerul de stradă va intra în congelator, iar prin cel de-al doilea inferior va fi dus înapoi la stradă.

În același timp, în timpul trecerii prin camera interioară, acesta va da o parte din căldura prezentă în ea pentru a freona.

Puteți, de asemenea, să refrigerați pur și simplu mașina în perete cu o ușă deschisă spre exterior și un schimbător de căldură în spatele camerei. Dar trebuie avut în vedere faptul că puterea unui astfel de încălzitor va fi mică și consumă multă energie electrică.

Aerul din interior este încălzit de la schimbătorul de căldură din spatele frigiderului. Cu toate acestea, o astfel de pompă de căldură este capabilă să funcționeze numai la temperaturi exterioare de cel puțin plus cinci grade Celsius.

Acest aparat electrocasnic este conceput doar pentru uz interior.

Într-o căsuță mare, sistemul de încălzire a aerului va trebui să fie suplimentat cu conducte de aer care distribuie aerul cald uniform în toate spațiile

Instalarea unei pompe de căldură aer-aer este extrem de simplă. Este necesar să instalați blocurile externe și interne, apoi să le conectați împreună printr-un circuit cu un lichid de răcire.

Prima parte a sistemului este instalată pe stradă: direct pe fațadă, pe acoperiș sau lângă clădire. Al doilea din casă poate fi plasat pe tavan sau pe perete.

Se recomandă instalarea unității exterioare la câțiva metri de intrarea în cabană și departe de geamuri, nu uitați de zgomotul făcut de ventilator.

Iar interiorul este setat astfel încât fluxul de aer cald din el să se răspândească uniform în toată camera.

Dacă intenționați să încălziți o casă cu mai multe camere la diferite etaje cu o pompă de căldură aer-aer, va trebui să dotați sistemul de conducte de ventilație cu descărcare forțată.

În acest caz, este mai bine să comandați proiectul de la un inginer competent, altfel puterea TN nu poate fi suficientă pentru toate încăperile.

Contorul și dispozitivul de protecție trebuie să reziste la sarcinile de vârf create de pompa de căldură. Cu o răcire ascuțită în afara ferestrei, compresorul începe să consume energie electrică de multe ori mai mult decât de obicei.

Este mai bine ca un astfel de încălzitor de aer să așeze o linie de alimentare separată de la panoul de distribuție.

O atenție deosebită trebuie acordată instalării tuburilor pentru freon. Chiar și cele mai mici bărbierituri din interior pot deteriora echipamentul compresorului.

Aici nu te poți descurca fără abilitățile de arsură de cupru. În general, alimentarea cu agent frigorific trebuie încredințată unui profesionist pentru a evita problemele ulterioare ale scurgerilor sale.

Instrucțiuni pas cu pas pentru fabricarea unei pompe de căldură dintr-un frigider sunt descrise în acest articol.

Concluzii și video util pe această temă

Principiul de funcționare a sistemului de divizare aer-aer:

Pompa de căldură cu aer în sistemul de încălzire al unei case cu două etaje:

Invertitor de aer condiționat sau pompă de aer de căldură - care este mai bine?

Pompele de căldură aer-aer sunt dispozitive extrem de eficiente. Sunt ușor de întreținut, ușor de utilizat și economice.

De vânzare acum este un sortiment uriaș de sisteme similare, pentru orice casă puteți alege o instalație de încălzire. Este necesar doar să-i calculăm corect puterea, apoi va servi efectiv mai mulți ani.

Ce părere aveți despre eficiența și fezabilitatea utilizării pompelor de căldură aer-aer? Împărtășește-ți opinia, lasă feedback cu privire la utilizarea unităților și pune întrebări. Formularul de comentarii este situat mai jos.