Тепловой насос воздух вода как работает

Как работает тепловой насос воздух-вода

Тепловые насосы приобрели большую популярность среди домовладельцев, которым нужна эффективная система нагрева воды для отопления и кондиционирования. Оборудование можно установить на первой стадии строительства или модернизировать действующую систему. Важной особенностью является то, что тепловые насосы для отопления являют собой выгодное благодаря экономичности решение, позволяющее неплохо сэкономить бюджет в будущем.

Конструкция теплонасоса воздух-вода

Устройство теплового насоса воздух – вода напоминает современный холодильник или климатическое оборудование, действующее по циклу Карно. Охлаждающая сплит-система способна нагревать воздух в комнате до -5°С.

Теплонасосы типа «воздух – вода» обладают улучшенными эксплуатационными параметрами в сравнении с современным климатическим оборудованием. Атмосфера помещения согревается до того момента, пока наружная температура не достигнет -15°С – -25°С. Некоторые модели могут согревать воздух даже во время мороза -32 °С.

Принцип действия теплонасосов типа «воздух – вода»

Работу этого оборудования можно легко описать, не вдаваясь в технические тонкости:

• Внутри контура в компрессоре, конденсаторе и испарителе находится жидкий фреон.
• Попадая в испаритель, хладагент преобразуется в газообразное состояние и нагревается окружающим воздухом.
• Газообразный хладагент под высоким давлением перемещается в компрессор, там нагревается до +120°С и методом впрыскивания попадает в конденсатор.
• Газ в конденсаторе возвращается в жидкое состояние и делится теплом с окружающей средой.

В качестве источника энергии в разных моделях ТН могут выступать воздушные массы, почва, вода и др.

Принцип работы теплового насоса«воздух – вода заключается в отборе и переносе рассеянного тепла из окружающего воздуха в контур отопления комнаты. Циркуляция тепловой энергии непрерывно происходит с помощью солнечных лучей. Тепло от солнечной энергии частично поглощается воздухом, а остатки – почвой, поддерживая на ней постоянный уровень температуры.

В морозные зимы температура недр в водоемах сохраняется в диапазоне +4 – +6°С. Тепловой насос системы «воздух – вода» переносит в контур отопительной и водяной системы дома потенциальное тепло земли, водяных и воздушных масс.

Преимущества и недостатки теплонасоса данного типа

Достоинства тепловых насосов отмечают многие специалисты:

• широкий функционал, сочетающий работу по отоплению, кондиционированию и нагреву воды,
• возможность монтажа в каскаде,
• простая установка и обслуживание,
• экономный тип оборудования, требующий минимум капиталовложений и эксплуатационных затрат,
• питание от одно- и трехфазной электросети,
• средне- и высокотемпературные модели, работающие в системах с конвекторами, теплым полом, радиаторами и фанкойлами в системе кондиционирования,
• А+++ – высокий класс энергоэффективности,
• высокий коэффициент СОР по преобразованию энергии — до 5,0,
• автономная работа или в комплексе с котлом,
• онлайн-управление, программируемые рабочие режимы,
• возможность управления несколькими контурами отопления.

Для установки теплового насоса не требуется специального разрешения, бурения скважины, участка для коллектора и дорогостоящих земляных работ. Внешний блок можно закрепить на стене или на дорожке у дома.

У устройства есть и недостатки: высокая цена устройства в сравнении с аналогами, высокий уровень квалификации работника для расчета системы и подбора оборудования, непростая установка.

Расчет мощности теплового насоса типа «воздух – вода»

Сначала делают предварительный, а потом – окончательный проектный расчёт: 70 Вт мощности насоса на 1 м2. Затем рассчитывается площадь отапливаемой территории. Чтобы получить минимально возможную мощность насоса, полученный результат нужно умножить на коэффициент 0,7. Например, для обогрева площадки в 100 м² понадобится установка теплового насоса на 7 кВт.

Наиболее экономичным станет отопление здания с тепловым насосом системы «воздух – вода», если проектная документация будет составлена квалифицированным специалистом.

Особенности применения тепловых насосов типа «воздух – вода»

Установка ТН требует первоначальных затрат, в которые входит стоимость устройства и монтаж системы. Оборудование окупится за период от 4 до 9 лет. Хотя экономия от установки теплонасоса, купленного в кредит, может быть сокращена.

Из теплонасоса и геотермального источника можно скомбинировать единую систему теплоснабжения. В качестве геотермального источника можно использовать:

1. естественный выход геотермальных вод,
2. искусственно созданную скважину с выходом нагретой воды на поверхность.

Возможно универсальное применение теплонасоса в составе централизованного теплоснабжения. Этот вариант помогает снизить износ труб, транспортирующих холодную воду.

Тепловой насос воздух-вода для отопления дома

Воздушные тепловые насосы относятся к категории современного оборудования, использующего в работе альтернативные источники энергии. Источником тепла для них является окружающая нас атмосфера. Расходуя 1 кВт электроэнергии при помощи этих установок можно получить 4 кВт тепловой энергии. При этом они абсолютно безопасны экологически и не требуют сжигания топлива.

Важно! Если Вы хотите использовать эту систему в качестве альтернативы газовому отоплению, учтите, что теплотворность 1 кВт электроэнергии равна теплу, вырабатываемому 0.11 м 3 природного газа. Более подробно о количестве энергии, выделяемой различными материалами, можно посмотреть в этой таблице.

Виды тепловых насосов

Существуют два вида установок. В одном тепловая энергия атмосферного воздуха передается для нагрева жидкого теплоносителя в системе отопления и горячей воды для хозяйственных нужд. В другом случае нагревается непосредственно воздух внутри помещения, без возможности нагрева горячей воды, это принцип называется воздух-воздух.

Кроме атмосферных существуют геотермальные и гидротермальные тепловые насосы. В их работе тепло отбирается из пробуренной скважины или водоема. Однако дополнительные расходы, связанные с бурением, защитой от коррозии, обеспечением электробезопасности и заиливанием, существенно усложняют монтаж и увеличивают сумму капитальных затрат.

Системы тепловых насосов воздух-вода являются самым оптимальным вариантом по надежности, уровню комфорта и стоимости. При этом имеют большой эксплуатационный срок.

Принцип работы насоса воздух-вода

Как уже было сказано, основным источником тепловой энергии для установок этого типа является атмосферный воздух. В принципиальной основе работы воздушных насосов лежит физическое свойство жидкостей к поглощению и отдаче тепла во время фазового перехода из жидкого состояния в газообразное, и обратно. В результате смены состояния выделяется температура. Система работает по принципу холодильника наоборот.

Для эффективного использования этих свойств жидкости легкокипящий хладагент (фреон, хладон) циркулирует по замкнутому контуру в конструкцию которого входят:

• компрессор с электроприводом;
• обдуваемый вентилятором испаритель;
• дроссельный (расширительный) клапан;
• пластинчатый теплообменник;
• медные или металлопластиковые циркуляционные трубки, соединяющие основные элементы схемы.

Движение хладагента по контуру осуществляется благодаря давлению, развиваемому компрессором. Для снижения тепловых потерь трубы покрываются теплоизоляционным слоем из искусственного каучука или вспененного полиэтилена с защитным металлизированным покрытием. В качестве хладагента используют хладон или фреон, способный закипать при отрицательной температуре и не замерзающий до -40°C.

Весь процесс работы состоит из следующих последовательных циклов:

1. В радиаторе испарителя находится жидкий хладагент, температура которого ниже, чем у наружного воздуха. Во время активного обдува радиатора тепловая энергия от низко потенциального воздуха передается хладону, который закипает и переходит в газообразное состояние. При этом его температура повышается.
2. Подогретый газ поступает в компрессор, где в процессе сжатия еще более нагревается.
3. В сжатом и разогретом состоянии пары хладагента подаются в пластинчатый теплообменник, где по второму контуру циркулирует теплоноситель системы отопления. Поскольку температура теплоносителя значительно ниже, чем у разогретого газа, фреон активно конденсируется на пластинах теплообменника, отдавая тепло в систему отопления.
4. Охлажденная парожидкостная смесь поступает на дроссельный клапан, который пропускает к испарителю только охлажденный жидкий хладагент с низким давлением. После чего весь цикл повторяется.

Для увеличения эффективности теплоотдачи трубки на испарителя навито спиральное оребрение. Расчет системы отопления, выбор циркуляционных насосов и другого оборудования должен учитывать гидравлическое сопротивление и коэффициент теплопередачи пластинчатого теплообменника установки.

Видео обзор устройства системы и ее работы

Инверторные тепловые насосы

Наличие инвертора в составе установки позволяет обеспечить плавный пуск оборудования и автоматическое регулирование режимов в зависимости от температуры наружного воздуха. Это позволяет максимально повысить эффективность работы теплового насоса за счет:

• достижения КПД на уровне 95-98%;
• снижения потребления энергии на 20-25%;
• минимизации нагрузок на электрическую сеть;
• увеличения сроков эксплуатации установки.

В результате температура внутри помещений стабильно поддерживается на одном уровне, не зависимо от изменения погоды. При этом наличие инвертора в комплекте с автоматизированным блоком управления обеспечит не только зимний обогрев, но и подачу охлажденного воздуха летом при жаркой погоде.

В то же время следует учесть, что наличие дополнительного оборудования всегда влечет за собой его удорожание и увеличение срока окупаемости.

Работа системы отопления от такого насоса

Принцип работы самой установки был описан выше. В результате ее происходит нагрев теплоносителя во втором контуре теплообменника, который и будет служить в дальнейшем источником тепла для обогрева здания или отдельных помещений.

Классическим вариантом распределения нагретого теплоносителя является соединение теплообменника двумя отдельными линиями к распределительной гребенке и водонагревательному бойлеру. К гребенке в свою очередь подключаются отопительные приборы, теплые полы и другое оборудование. Такое распределение необходимо из-за различных режимов работы систем горячего водоснабжения и отопления.

Линейка тепловых насосов воздух-вода определяет мощности установок от 2 до 120 кВт, что позволяет выбрать оборудование для отопления и горячего водоснабжения жилого дома любой площади.

Режим подачи холодного воздуха

Конструкция тепловых насосов позволяет не только обогревать дом зимой, но и обеспечить подачу охлажденного воздуха в жаркие дни летом. Для этого циркуляция хладагента запускается по обратному циклу. Однако, охлаждение отопительных приборов не обеспечит необходимый эффект поскольку опускающийся вниз холодный воздух не сможет создать комфортных условий по всему объему помещения. Поэтому для того чтобы использовать установку воздух-вода для кондиционирования потребуется наличие обдуваемого вентилятором конвектора.

Кроме этого в циркуляционный контур дополнительно устанавливают 4-ходовой клапан, второй дроссельный клапан и 2 линии труб. При переключении клапана закрывается линия в направлении «зимнего» дросселя и открывается в сторону «летнего», и охлажденный теплоноситель подается на конвектор. Подогрев горячей воды так же будет отключен.

Стоимость такого усовершенствования с учетом дополнительного оборудования, материалов и работ может быть вполне сравнима со стоимостью кондиционера. Поэтому в большинстве случаев будет вполне разумным отказаться от эксплуатации в сплит-режиме, а просто купить климатическую установку.

Преимущества и недостатки

зависимость от стабильного электроснабжения.

Большинство моделей прекрасно работают до температуры наружного воздуха -15°C. При дальнейшем похолодании эффективность системы резко снижается. Это связано с такой технической характеристикой, как точка кипения хладагента. Для наиболее распространенных марок она находится в пределах от -20°C до -35°C. При меньшей температуре воздуха хладагент перестает закипать в испарителе и работа системы прекращается. Поэтому для жилых домов и коттеджей в холодной климатической зоне необходимо наличие дополнительного котла или камина.

Монтаж оборудования

Блок испарителя может быть установлен на опорах возле земли или на стене здания. Для защиты от шума работающего компрессора второй блок рекомендуется устанавливать в отдельном помещении, в подвале или на чердаке. При этом необходимо принимать рекомендуемое изготовителями расстояние между блоками не более 10 метров.

После этого блоки соединяются между собой металлопластиковыми или медными трубками в усиленной тепловой изоляции с фольгированной защитой. На последнем этапе монтажа ко второму контуру пластинчатого теплообменника подключают трубы системы отопления и подводят линию электроснабжения.

Популярные изготовители, обзор цен

Тепловые насосы воздух-вода на российском рынке продает более 20 различных компаний из Европы, Японии, Южной Кореи и Китая. В числе наиболее популярных можно назвать:

• Mitsubishi Electric;
• Cooper&Hunter;
• Hitachi;
• Panasonic.

Простые и доступные по цене, но менее комфортные и надежные бюджетные модели изготавливают Neoclima и Tosot.

Тепловые насосы концерна Mitsubishi Electric отличаются самым оптимальным соотношением цены, качества и удобного пользования. Внешние блоки работают без потери тепловой мощности до температуры -15°C и компания гарантирует подачу тепла при похолодании до -28°C. Стоимость данного оборудования начинается от 10000 долларов.

Бытовая серия Zubadan этого же производителя и полупромышленная Mr.Slim включают широкий ряд моделей мощностью от 2,8 до 34,6 кВт. Варианты установки: подвесной, настенный или напольный. Используются для отопления жилых домов, офисов, небольших магазинов и мастерских.

Торговый бренд Cooper&Hunter представлен на рынке большим количеством моделей, входящих в 7 бытовых серий и 2 промышленные. Это американская компания, но ее производство расположено в Китае. Мощность предлагаемого оборудования от 2,5 до 112 кВт. Все установки:

• рассчитаны на устойчивую эксплуатацию в диапазоне температур наружного воздуха от -25°C до +40°С (у некоторых моделей больше);
• специально адаптированы для использования в северных странах Европы;
• имеют специальную защиту от обмерзания;
• нечувствительны к перепадам напряжения в диапазоне 110-260 Вольт;
• отличаются малым уровнем шума во время работы;

При выборе теплового насоса не следует искать самый дешевый вариант, поскольку обычно такие установки имеют низкое качество изготовления слабые технические характеристики и непродолжительный срок эксплуатации. Однако и слишком высокая стоимость зачастую бывает не оправдана. Лучшее решение всегда где-то посередине.

Подбираем тепловой насос воздух-вода – как сделать расчет и подобрать марку

Альтернативные источники энергии, способные заменить традиционный газ, твердое топливо, уже давно используются в государствах ЕС и Америки. В этих странах широкое применение получили так называемые «тепловые насосы», извлекающие энергию из земли, воздуха и воды. У каждой модели есть свои отличительные особенности, влияющие на рабочие параметры.

Тепловой насос воздух-вода, пользуется популярностью, благодаря простому подключению и эксплуатации, а также высокой экономичности и надежности.

Как работает тепловой насос системы воздух-вода

Устройство ТН воздух-вода мало чем отличается от обычного кондиционера или холодильника, только при условии работы обратного процесса или цикла Карно. Этот же принцип используется в климатической технике нового поколения. Кондиционеры, работающие на охлаждение, способны протапливать помещение, до тех пор, пока температура не понизится до -5°С.

Технические характеристики теплонасосов воздух-вода существенно улучшены, по сравнению с обычной климатической техникой. Обогрев помещения возможен до тех пор, пока температура не опустится до -15°С -25°С, а в некоторых моделях и до -32°С, включительно.

Если не вдаваться в технические подробности, принцип работы теплового насоса воздух-вода заключается в следующем:

Низкотемпературные тепловые насосы воздух – вода состоят из контура, по которому циркулирует фреон, испарителя, конденсатора и компрессора.

Данный принцип действия используется во всех тепловых насосах, разница заключается только в различных источниках, для получения тепловой энергии: земля, вода, воздух и т.д.

Тепловой энергии, получаемой в процессе разогрева фреона, хватит, чтобы нагреть теплоноситель до 65°С. Этой температуры более чем достаточно, для удовлетворения потребностей в горячем водоснабжении и отопления дома, радиаторной системой и теплыми полами.

Данный принцип работы использует низко потенциальную тепловую энергию, что ограничивает эксплуатацию устройства, внешними факторами. Оптимальная температура для теплонасоса воздух-вода, не ниже -10°С (в некоторых моделях 15-20°С). Когда значение падает ниже нормы, работоспособность оборудования резко снижается. Чтобы справиться с данной проблемой, был разработан принцип работы теплового насоса воздух-вода совместно с другими источниками тепла. Как это происходит на практике?

При падении температуры окружающей среды, насос начинает работать с постоянно увеличивающейся нагрузкой.

Контроль над включением-отключением отопительного оборудования осуществляется вручную или при помощи автоматики. Опыт эксплуатации показывает, что оптимально будет выполнить подключение в качестве резерва электрокотла.

Как подобрать тепловой отопительный насос воздух-вода

Правильно выбрав тепловой насос для отопления дома воздух-вода, можно раз и навсегда решить вопрос обогрева жилых и промышленных помещений. Подбор подходящей тепловой станции выполняют следующим образом:

Тип корпуса – производители предлагают две базовых конструкции. Низкотемпературный моноблочный тепловой насос типа воздух-вода примечателен тем, что в помещении не устанавливается никакого оборудования, все необходимые узлы расположены на улице (либо в отдельном изолированном помещении). В дом входит только подающий и обратный трубопровод отопления.
Сплит – системы, больше предназначены для бытового использования. Внешний блок устанавливается на улице и подключается к емкости накопителю. Разогретый фреон разогревает конденсатор, который методом косвенного нагрева передает тепло жидкости, используемой в качестве теплоносителя.

Дополнительно, к параметрам при выборе, обращают внимание на мощность оборудования, компанию производителя, выпускающую теплонасос и себестоимость установки, включая проведение монтажных работ.

Как сделать расчет необходимой мощности ТН воздух-вода

Существует два понятия, предварительный (в первом приближении) и проектный расчёт мощности. Первый можно выполнить самостоятельно, второй делает специализированное учреждение. В первом приближении, на каждый квадратный метр рассчитывают 70 Вт мощности ТН. Дальнейшие расчеты выполняют следующим образом:

Подсчитывают общую отапливаемую площадь.

Для отопления дома в 100 м², нужен тепловой насос мощности 7 кВт, 200 м² — 14 кВт и т.д.

Производители тепловых насосов отопления воздух-вода

Буквально 10 лет назад, на рынке предлагались всего несколько моделей тепловых насосов. Сегодня выбор стал намного больше. Ведущие немецкие производители, российские, японские и китайские компании, выпускают оборудование, с той или иной долей теплоэффективности.

Судя по отзывам покупателей, наиболее востребованными являются насосы следующих компаний:

– более 30 лет занимается выпуском тепловых насосов. С тех пор, продукция компании существенно изменилась. Были учтены пожелания потребителей, внедрены новые технологии. В ТН Viessmann используется инновационная автоматика, полностью регулирующая весь процесс работы, оптимизирующая процесс обогрева, в согласии с погодными условиями.

Стоимость установки ТН воздух-вода

Последние модели тепловых насосов обойдутся в 160-1200 тыс. руб. Цена варьируется, в зависимости от производителя. На стоимость сильно влияет «раскрученность» бренда. Китайские модели, имеют меньшую цену, но и уступают по надежности и показателям СОР.

Монтаж теплонасосов воздух-вода обычно входит в стоимость. Большинство производителей, дополнительно, бесплатно делают проект и предоставляют другие услуги по обслуживанию. Рассчитать полную стоимость, включая покупку ТН и его установку можно с помощью он-лайн калькуляторов.

Рекомендации и правила монтажа ТН воздух-вода

Теплонасосы воздух-вода устанавливаются в любом месте придомовой территории. Существуют общие правила относительно монтажа:

Расстояние до жилого дома от 2 до 20 м.

В системе большинства моделей предусмотрена функция предотвращение замерзания. Поэтому, наружный блок не нуждается в утеплении.

На сколько выгоден тепловой насос системы воздух-вода

Выгода использования тепловых насосов отопления воздух-вода, стала особенно очевидной, после появления СОР. Под этим термином скрывается коэффициент, сравнивающий необходимые затраты на электроэнергию, при отоплении тепловым насосом типа воздух-вода. На практике это означает следующее:

Для работы ТН требуется электричество. Напряжение нужно компрессору, нагоняющему давление в систему. СОР указывает, какое количество тепла было получено, благодаря потреблению электроэнергии в сутки.

Все, казалось бы, просто, если бы, не одно, но! Существует температурная зависимость насоса воздух-вода. При снижении температуры, теплоотдача существенно падает. Эффективность работы зимой снижается. Именно по этой причине, отзывы реальных владельцев о тепловых насосах системы воздух-вода с средней полосы России вразрез отличаются от тех же комментариев жителей северных широт.

Все недостатки эксплуатации теплонасосов воздух-вода, в основном сводятся именно к зависимости от внешних температурных факторов. Но это можно учесть при выборе модели, обращая внимание на параметр, указывающий нижний предел температуры для сохранения ТН работоспособности.

Перед решением о покупке, стоит прочитать несколько отзывов, показывающих преимущества и недостатки тепловых насосов, а также возможности и сферу применения оборудования.

Тепловой насос воздух-вода – идеальное решение для отопления дома!

К современному оборудованию, работающему на основе альтернативных источников энергии можно отнести тепловые насосы воздух-вода ТМ Raymer, использующие ресурсы из окружающей среды. Потребляя 1кВт электроэнергии, агрегат вырабатывает 4-5кВт теплоэнергии, при этом является абсо лютно безопасным экологически и финансово выгодным в пользовании и обслуживании.

Тепловой насос воздух вода для отопления дома считается наиболее подходящим решением по надежности, комфортности, цене, продолжительности эксплуатации.

Как работает теплонасос?

Принцип функционирования основан на физической способности жидкости поглощать и отдавать тепло в процессе преобразования из жидкого состояния в газ и наоборот. Следствием такой смены является повышение температуры. Система функционирует, как холодильник или кондиционер. Для результативного применения такого свойства жидкости легкокипящий хладагент, как правило, это фреон, циркулирует по замкнутому контуру, состоящему из:

Основные преимущества использования высокоэффективного энергооборудования

Тепловой насос воздух-вода Raymer имеет очень много неоспоримых достоинств. Выбирая способ отопления своего жилища, особо следует обратить внимание на ряд положительных моментов:

Высокий коэффициент СОР!

Тепловой насос воздух-вода для отопления дома – наиболее финансово выгодная разновидность отопительного оборудования с минимально возможными денежными вложениями и эксплуатационными расходами;

Возможность сразу отапливать жилище и подогревать воду для бытовых нужд;

Возможное функционирование в условиях очень низких температур;

Полная автоматизация процесса работы;

Несложный монтаж и отсутствие необходимости в регулярном обслуживании.

Купить тепловой насос воздух-вода ТМ Raymer – значит гарантированно получить высокотехнологичное оборудование, произведенное в соответствии с требованиями строгих европейских стандартов, имеющее сертификаты CE, EN14511 / 4, ENISO4871, CCC, пользующееся спросом во многих странах, о чем свидетельствуют положительные отзывы потребителей. Агрегаты отличаются самым оптимальным соотношением стоимости, безупречного качества и удобства в пользовании. Решили купить тепловой насос воздух-вода для отопления дома? Значит вашему дому обеспечено тепло зимой, прохлада в жару, бесперебойная подача горячей воды.