Устройство теплового насоса воздух-вода, виды, эффективность, выбор
В Европе и США уже давно нашли применение альтернативным источникам энергии. В ряде случаев они хорошо заменяют газ, а также твердотопливные материалы. В частности, получили широкое распространение «тепловые насосы», которые извлекают энергию из воды, воздуха и земли. Все эти установки имеют свою специфику и особенности, которые влияют на эффективность их работы. Специалисты отмечают, что тепловой насос воздух-вода отличается простым монтажом и эксплуатацией. Кроме того, он имеет длительный срок службы и высокую надёжность. Многие люди выбирают тепловые насосы воздух-вода для использования в загородном доме или на даче. В этом материале речь пойдёт о принципе работы, эксплуатации, монтаже, а также о выборе теплового насоса «воздух-вода».
Содержание статьи
Принцип работы теплового насоса воздух-вода
Тепловой насос представляет собой разновидность оборудования для отопления помещения, которое берёт рассеянное тепло из окружающего воздуха и концентрирует его в тепловую энергию. Эта энергия идёт на нагрев воды, которая далее используется для обогрева помещения. Принцип работы теплового насоса типа воздух-вода подобен работе кондиционера, но используется обратный цикл Карно. В современном климатическом оборудовании используется подобный принцип. Кондиционеры, предназначенные для охлаждения помещения, могут работать на нагрев до тех пор, пока температура ОС не опустится ниже минус пяти по Цельсию.
Принцип работы теплового насоса воздух-вода
От климатического оборудования теплонасосы воздух-вода отличаются улучшенными параметрами. Они могут работать на обогрев помещения, пока температура воздуха за бортом не снизится до 15─25 градусов мороза.
В состав установки входит контур, где идёт циркуляция фреона, а также компрессор, испаритель и конденсатор. В испарителе фреон переводится в газообразное состояние с поглощением тепла из ОС. В компрессоре под высоким давлением газ разогревается 120─125 градусов и попадает в конденсатор. Там он превращается в жидкость, тепло которой используется для нагрева воды в контуре отопления.
Этот принцип работы практически одинаков для всех типов тепловых насосов. Различия только в том, какая среда используется для извлечения тепла. Это может быть вода, земля, воздух и прочие источники. Температура на улице оказывает существенное влияние на производительность теплонасосов. Поэтому использование тепловых насосов воздух-вода возможно на юге России и в средней полосе. На севере, где долгое время держатся морозы, их использование проблематично.
Теплоноситель, в роли которого выступает вода, с помощью фреона нагревается примерно до 55─65 градусов. Температуры вполне достаточно для того, чтобы организовать горячее водоснабжение, систему отопления, тёплый пол. Принцип действия основан на использовании низкопотенциальной тепловой энергии. Именно это ограничивает использование теплового насоса факторов окружающей среды. Оптимальный режим работы находится до минус 10 градусов Цельсия. Если температура «за бортом» снижается, то эффективность установки воздух-вода сильно снижается.
Внешний блок теплового насоса
Для устранения этой проблемы специалисты разработали схему функционирования системы воздух-вода вместе с прочими источниками тепла. Здесь схема работы следующая. Когда температура на улице понижается, то насос начинает работать с нарастающей нагрузкой. При росте нагрузки до определённого предельного значения, к работе подключается дополнительный источник тепла. Это может быть электрический или газовый котёл. Когда температура за окном возрастает и тепловой насос справляется с нагрузкой, котёл автоматически отключается. Как говорят специалисты, в роли резервного лучше использовать электрический котёл.
В любом случае, установка насоса воздух-вода нецелесообразна в северных широтах, где длительное время стоят сильные морозы.
Вернуться к содержанию
Расчёт мощности
Перед тем как купить тепловой насос или изготовить его самостоятельно, следует провести примерный расчёт мощности. Ведь если мощность будет недостаточна для площади вашего дома, то обогрев будет проводиться не в полной мере. Если выбрать излишне мощный насос, то – это приведёт к ненужным затратам.
Специалисты, которые занимаются производством и установкой тепловых насосов воздух-вода для вычисления мощности используют специальное программное обеспечение. Они позволяют рассчитать различные элементы такой системы вплоть до площади змеевика. Те, кто делает тепловой насос своими руками, применяют специальные калькуляторы. Они имеются на сайтах по строительной тематике и отоплению. В таки калькуляторах используются вводные данные о площади дома, регионе, высоте потолков, а также состоянии теплоизоляции в доме.
В результате подсчётов выводится расчётная мощность теплового насоса типа воздух-вода или другой разновидности. Если здание хорошо утеплено и имеет небольшую площадь, мощность теплового насоса нужна будет меньше. Так, что теплоизоляцию специалисты рекомендуют делать до того, как покупать тепловой насос.
Ниже можно посмотреть таблицу примерной зависимости мощности теплового насоса в зависимости от площади обогреваемого помещения.
| Площадь помещения, кв. м. | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 |
| Мощность, кВт | 5 | 8 | 12 | 16 | 21 | 28 |
Вернуться к содержанию
Особенности монтажа и эксплуатации
Тепловой насос воздух-вода и оборудование для отопления, связанное с ним, является сложным техническим устройством. Поэтому заказ и монтаж следует заказывать в специализированных организациях. За самостоятельную установку стоит браться только в том случае, если вы чётко представляете себе, что нужно делать.
Монтаж теплового насоса обычно включает в себя следующие этапы:
- подготовительные работы;
- монтаж наружного блока;
- Установка внутреннего блока и системы отопления дома;
- Пуско-наладочные работы.
Следует также отметить некоторые особенности при монтаже теплового насоса. Они справедливы, как для установок воздух-вода, так и для других.
- Внешний блок устанавливается рядом со зданием (2─10 метров);
- Над внешним блоком следует сделать навес для защиты от пыли, дождя и снега;
- Кроме того, он должен быть расположен на расстоянии от источников огня;
- Сама установка должна монтироваться на металлическую основу;
- Соединения в контуре теплового насоса, где циркулирует фреон, должны быть завальцованы;
- Монтаж в целом должен проводиться с расчётом того, что температура теплоносителя не будет высокой.
Ряд экспертов говорят о том, что в случае использования насоса типа воздух-вода в системе отопления, оптимальный вид обогрева помещения – это тёплые полы.
Тепловая установка воздух-вода
Стоит также сказать о некоторых важных моментах при эксплуатации тепловых насосов. Их работа регулируется в автоматическом режиме и не требует постоянного наблюдения. Но хотя бы раз в год следует проводить осмотр на предмет неисправных элементов системы для выявления различных неполадок. Это позволит избежать крупного ремонта и больших затрат.
Вот некоторые моменты, на которые следует обращать внимание при эксплуатации теплового насоса воздух-вода:
- Проверка фильтров. Их своевременная чистка и замена;
- Контроль температуры масла в компрессоре. Масло должно быть тёплым;
- Чистка мусора из внешнего теплообменника;
- Чистка датчиков температуры;
- Проверка целостности проводки;
- Осмотр труб, шлангов, а также их соединений на предмет повреждений и протечек;
- При необходимости нужно смазывать движущиеся части вентилятора и двигателя;
- Перед запуском насоса нужно включить компрессор и оставить его на несколько часов, чтобы разогрелось масло. Если запускать на холодном масле, то сокращается срок его службы.
Вернуться к содержанию
Выбор: цены и производители
Проблему отопления жилых и производственных помещений можно решить правильным выбором теплового насоса воздух-вода. Что же нужно учесть и не ошибиться при выборе. Первое, над чем следует подумать после расчёта мощности, это конструкция корпуса. Производители предлагают два варианта.
Низкотемпературный моноблочный тепловой насос
Есть низкотемпературные моноблочные тепловые насосы. При этом в помещении не ставится никакой дополнительной установки. Все элементы теплового насоса располагаются снаружи здания или в подсобном помещении, а в дом или производственное помещение проходит только трубопровод с теплоносителем.
Второй вариант исполнения – это всем известные сплит-системы. Чаще всего такой вариант применяется в бытовых помещениях. Внешний блок стоит на улице, а к нему идёт магистраль от накопителя. Фреон греет конденсатор и жидкости, которая циркулирует в контуре отопления, передаётся тепло.
По функциональности и назначению выпускаемые модели тепловых насосов также можно поделить на 2 группы. Одни установки воздух-вода предназначены только для отопления, а другие могут помимо обогрева обеспечивать горячее водоснабжение. По температуре окружающего воздуха установки воздух-вода, как правило, работают в интервале от плюс 45 до минус 15 С. Отдельные модели могут работать на обогрев температуре на улице минус 25─32 С. От температуры окружающей среды напрямую зависит эффективность тепловых насосов воздух-вода.
Тепловой насос воздух-вода Viessmann
За последние 10─15 лет на рынке появилось много моделей различных тепловых насосов. Выпуском этой продукции занимаются производители из Германии, Японии, Китая, России и других стран. Их продукция имеет близкую конструкцию, но часто отличается по эффективности.
Можно назвать следующие известные компании на этом рынке:
- Stiebel Eltron (Германия). Модели имеют высокий спрос на российском рынке. Среди плюсов стоит отметить большой широкий ассортимент моделей, развитую функциональность, возможность индивидуального изготовления. В целом тепловые насосы Stiebel Eltron отличаются экономичностью и высоким коэффициентом СОР;
- Фирма выпускает установки воздух-вода высокой производительности. Они находят применение для обогрева бытовых и промышленных объектов. Все модели адаптированы для использования в российских условиях. Большинство предлагаемых тепловых насосов Buderus рассчитаны на обогрев помещений площадью более 500 квадратных метров;
- Компания уже несколько десятков лет выпускает тепловые насосы. Модельный ряд постоянно меняется, учитываются пожелания владельцев тепловых установок, постоянно осваиваются новые технологии. Viessmann часто используют в своей продукции инновационную автоматику. С её помощью, установка воздух-вода обеспечивает полностью автоматический обогрев помещения в зависимости от погодных условий;
- Heliotherm (Австрия). Фирма выпускает модели тепловых насосов с лучшими показателями СОР. В России компания имеет своё представительство. Благодаря этому обеспечиваются гарантийные обязательства, установка и поддержка оборудования.
Стоимость современных тепловых насосов лежит в интервале от 160 тысяч до 1,2 миллиона рублей. Стоимость может меняться в зависимости от того, какой производитель. Китайцы выпускают модели, которые стоят дешевле, но у них ниже СОР и срок службы. Часто используется практика, когда монтаж тепловых насосов воздух-вода включается в цену оборудования. Многие компании предлагают бесплатно расчёт проекта. Есть также примеры, когда предлагаются услуги по дальнейшему обслуживанию установок.
Вернуться к содержанию
Целесообразность установки теплового насоса воздух-вода
Эффективность использования отопительных установок воздух-вода определяется коэффициентом СОР. С его помощью сравниваются затраты на электричество при выработке тепла (в нашем случае тепловым насосом). Основной расход электричества идёт на питание компрессора, нагнетающего давление. Величина СОР показывает, сколько тепловой энергии было получено при расходовании определённого количества электроэнергии. К примеру, СОР равен 5. Это означает, что тепловой насос воздух-вода, расходуя 1 киловатт электроэнергии, вырабатывает 3 киловатта тепла.
Но при оценке эффективности работы установок воздух-вода следует учитывать ещё один важный фактор, без которого оценка будет неверной. Это зависимость от температуры окружающей среды. При понижении температуры воздуха на улице эффективность работы сильно снижается. Поэтому эффективность одного и того же насоса на севере и в средней полосе России будет существенно отличаться. Эта зависимость от температуры ОС и является основным минусом установок типа воздух-вода.
Поэтому перед приобретением такого оборудования стоит ознакомиться с отзывами о его работе у людей в вашей климатической зоне. А ещё лучше посмотреть всё своими глазами, если есть такая возможность.
Вернуться к содержанию
Опрос
Загрузка ...
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию
(голосов: 2, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
