Воздушный тепловой насос для отопления зимой: Обзор вариантов установки и Фото

Характеристики оборудования

Внешне тепловой насос воздух-воздух напоминает блок кондиционера, бывает разных размеров

Тепловой насос «воздух-воздух» для отопления дома относится к оборудованию, принадлежащему сфере альтернативной энергетики. Задача такого теплонасоса – забрать тепло из воздушных масс на улице и им обогреть жилые и нежилые помещения. Для эффективной и бесперебойной работы нужно использовать какой-либо сгораемый вид топлива.

Визуально теплонасос напоминает инверторный кондиционер или сплит-систему, состоящую из внутридомового и наружного блока. Принцип работы больше напоминает холодильник, только с обратным действием.

Принцип действия и устройство

При разработке оборудования в основу легло физическое явление термодинамики – при испарении жидкость охлаждает поверхность, на которой рассеивается.

По такому принципу работают холодильники. Внутренняя полость оснащена трубками, по которым под высоким давлением циркулирует хладагент. Из полости морозильной камеры он поглощает тепло, при этом сам немного нагреваясь. Собранное тепло выделяется в комнату.

Для охлаждения хладагент сжимается в компрессоре. Фреон в каждом рабочем цикле изменяет свое агрегатное состояние из газообразного в жидкое и обратно.

При минусовой температуре в атмосфере содержится тепловая энергия, обогревающая дом

Тепловой насос «воздух-воздух» работает по аналогичному принципу, только тепло поглощает не из закрытой морозильной камеры, а с улицы. Даже если за окном минусовая температура, в атмосфере содержится тепловая энергия.

Оборудование включает в себя следующие сегменты:

  • вентилятор и конденсатор для подачи прогретого воздуха в помещение;
  • компрессор;
  • медные трубки для транспортировки фреона между домом и улицей;
  • испаритель с вентилятором принудительного обдува;
  • расширительный клапан.

Преимущества и недостатки

На каждый потребленный кВт энергии устройство выдает 4 — 5 кВт тепла

Воздушные теплонасосы, как и другие любые виды оборудования, имеют достоинства и недостатки.

К числу основных преимуществ относят:

  • Универсальность использования. С помощью данного вида оборудования удается обогревать и охлаждать помещения.
  • Простота использования. Для эксплуатации системы достаточно установить необходимый температурный режим. Сделать это можно удаленно при помощи дистанционного пульта управления или непосредственно на дисплее.
  • Экологичность. Благодаря таким системам у человека есть возможность полностью отказаться от сжигания дров, угля, природного газа и других видов топлива, которые засоряют окружающую среду продуктами горения.
  • Приемлемая стоимость. Ценовая политика позволяет приобрести теплонасос практически всем желающим. Можно соорудить ее даже самостоятельно.
  • Экономичность. Теплонасосы «воздух-воздух» имеют высокий коэффициент теплоотдачи при минимальных энергетических затратах. Оборудование выдает 4-5 кВт тепла за каждый потребленный 1 кВт электроэнергии.
  • Пожаробезопасность. Для продуцирования тепла нет необходимости использовать горючие или пожароопасные составы. Даже нарушения в работе системы не способны повлечь за собой возгорание.

Обладатели сплит-систем выделяют следующие недостатки:

  • при отсутствии энергоснабжения система работать не будет, при нестабильной подаче ресурса рекомендуется дополнительно устанавливать генератор;
  • в воздухе в течение всего времени работы вентиляторов будет висеть пыль;
  • при похолодании наблюдается рост электропотребления;
  • эффективность работы системы зависит от температуры на улице;
  • незначительный, но все, же шумовой фон.

Тепловые насосы типа «воздух-воздух» эффективны в работе, пока температура воздуха не опускается ниже -10 градусов. Если загородный дом построен в регионе с холодным климатом, дополнительно нужно устанавливать камин или котел.

Отличия от кондиционера

Обогрев насосом обходится дешевле, чем инверторным кондиционером

Визуально тепловой насос и кондиционер похожи, но технические и конструктивные характеристики разные.

Внешний тепловой насос используется для обогрева помещений на протяжении всего года. Кондиционер преимущественно используют для охлаждения помещения в жару.

Основная задача теплонасоса – обогрев, но многие модели способны и охлаждать воздух. Однако по энергоэффективности такие системы существенно уступают кондиционерам.

Кондиционеры тоже могут нагревать воздух в комнатах, но в этом случае они потребляют большое количество электроэнергии, что может в конце месяца «сильно ударить по карману».

Преимущества и недостатки тепловых насосов

К преимуществам тепловых насосов в первую очередь следует отнести экономичность: для передачи в систему отопления 1 кВтч тепловой энергии установке необходимо затратить всего 0,2-0,35 кВтч электроэнергии.

Так как преобразование тепловой энергии в электрическую на крупных электростанциях происходит с КПД до 50 %, эффективность использования топлива при применении тепловых насосов повышается. Упрощаются требования к системам вентиляции помещений и повышается уровень пожарной безопасности.

Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования.

Ещё одним преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом: просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фэн-койлы или системы «холодный потолок».

Тепловой насос надёжен, его работой управляет автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции.

Важной особенностью системы является её сугубо индивидуальный характер для каждого потребителя, который заключается в оптимальном выборе стабильного источника низкопотенциальной энергии, расчете коэффициента преобразования, окупаемости и прочего. Тепловой насос компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен

Тепловой насос компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен.

К 2012 году в Японии работали более 3,5 миллионов установок, в Швеции около 500 тысяч домов обогревается тепловыми насосами.

Недостатки геотермальных тепловых насосов, используемых для отопления, — большую стоимость установленного оборудования, необходимость сложного и дорогого монтажа внешних подземных или подводных теплообменных контуров.

Недостаток воздушных тепловых насосов — более низкий коэффициент преобразования теплоты, связанный с низкой температурой кипения хладагента во внешнем «воздушном» испарителе. Общий недостаток тепловых насосов — сравнительно низкая температура нагреваемой воды, в большинстве не более +50 °С ^ +60 °С, причём, чем выше температура нагреваемой воды, тем меньше эффективность и надёжность теплового насоса.

Система отопления с тепловыми насосами

Отопление воздух-воздух применяется в быту в локальных помещениях или во всем доме. При переоборудовании котельной газовый, электрический котлы станут дополнительным источником тепла, которые пригодятся при значительных понижениях наружной температуры – в этом случае эффективность ТН падает и резервный нагрев поможет справиться с нагрузкой на систему.

Удобнее всего применять тепловой насос как локальное оборудование местного значения, не придется покупать и устанавливать громоздкие агрегаты, подача тепла осуществляется по гибкой системе с регулированием нагрева, при этом поломка одного устройства не выведет из строя всю систему.

Локальная схема имеет и недостатки:

  1. Сложности с четким направлением потока прогретого воздуха. Без системы воздуховодов направленности не добиться, а протягивать дополнительные трубопроводы не всегда рационально.
  2. Эффективность одного мощного котла прогрева выше, чем совокупная производительность всех тепловых насосов, множество наружных блоков перегрузят фасад.
  3. Максимальная протяженность трассы между внешним и внутренним блоком имеет ограничения. Параметры прописываются в техпаспорте устройств и могут стать препятствием для сооружения локальной сети отопления для офиса внутри небольшого строения.

Если обустраивается централизованная подача с применением теплового насоса воздух-воздух, то приобретается один мощный агрегат, прокладывается центральный воздуховод с отводами в каждое отапливаемое помещение. В стенах необходимо пробивать отверстия под воздуховоды, к тому же теплые потоки, подаваемые с потолка, поднимают пыль – но это единственные недостатки сети.

Плюсов больше:

  • контроль температурных показателей нагрева во всех помещениях дома;
  • доступность интеграции дополнительного оборудования – фильтров, увлажнителей;
  • при снижении теплоэффективности, сеть дополняется прибором рекуперации, что минимизирует утечку тепла;
  • одно мощное устройство обслуживать намного выгоднее.

Чтобы не сталкиваться с проблемой перемерзания наружных блоков, рекомендуется наладить систему подготовки воздуха на основе почвенного теплообменника – это упростит работу ТН воздух-воздух при понижении температуры.

Набор элементов для формирования воздушного отопления

Чтобы собрать систему, требуется наличие внешнего, внутреннего блоков и контура для транспортировки хладагента. Также пригодится вентилятор, который будет нагнетать воздух в каналы. Воздуховоды и вентиляционное оборудование пригодятся только при формировании централизованной сети, для локального прогрева хватит блоков и контура.

Внутренний блок устанавливается в помещении, наружный выносится за пределы строения. Установка наружного блока допускается на определенном расстоянии от внутреннего – размер удаления указывается в техпаспорте. Что касается внутреннего модуля, он навешивается таким образом, чтобы подавать тепло в локальную зону с учетом эффективности распространения потоков.

Где применяется воздушная система отопления?

Область использования зависит от типа сети. Прямоточные схемы с постоянным обновлением воздуха в помещении применяются в промышленных цехах, где есть риск скопления взрывоопасных или пожароопасных частиц. Локальный прогрев выгоднее использовать в офисах, частных строениях.

Система выгодна для хозяев домов при условии, если с другими теплоносителями возникают перебои. Например, обустройство газового отопления стартует от 7000$ (450000 руб.) плюс получение разрешений, регулярные проверки, а ТН воздух-воздух стоит от 1000$ (65000 руб.) и уже с первого дня эксплуатации может работать на отопление и охлаждение. Централизованная сеть не потребует разрешений, достаточно правильно просчитать протяженность трубопроводов и мощность агрегата – специалисты возьмут за составление проекта от 150$ (10000 руб.).

Оборудование для объектов с большим потреблением тепла

Для полного обеспечения потребностей в тепловой энергии жилых и коммерческих зданий, площадью более 200 м². Дистанционное управление, каскадная эксплуатация, взаимодействие с рекуператорами и гелиосистемами – расширяют возможности пользователя в создании комфортной температуры.

8. WATERKOTTE EcoTouch DS 5027.5 Ai (Германия) – от 708 521 руб.

Модификация DS 5027.5 Ai – самая мощная в линейке EcoTouch. Стабильно прогревает теплоноситель отопительного контура и обеспечивает тепловой энергией систему ГВС в помещениях до 280 м².

Спиральный (самый производительный из существующих) компрессор;  регулировка скорости потока теплоносителя позволяет получить стабильные показатели температуры на выходе; цветной дисплей; русифицированное меню; аккуратный внешний вид и низкий уровень шума. Каждая деталь для комфортной эксплуатации.

При активном пользовании точками водоразбора включаются тэны, из-за чего энергопотребление увеличивается на 6 кВт/ч.

Основные характеристики WATERKOTTE EcoTouch DS 5027.5 Ai
ХарактеристикаЗначение
Схема работыРассол-вода
Тепловая мощность, кВт26 /19.6
Потребляемая электроэнергия (сеть, V/насосы, компрессор/тэны), кВт/ч380 / 4.3 / 6
Температура теплоносителя  на выходе, °С65
Диапазон рабочей температуры первичного контура, °С0… +35
Хладагент, типR410A
Вес, кг183

9. DANFOSS DHP-R ECO 42 (Швеция) – от 1 180 453 руб.

Достаточно мощное оборудование для того чтобы обеспечить тепловой энергией систему горячего водоснабжения и отопительные контуры многоуровневого коттеджа с постоянным проживанием.

Вместо дополнительного обогревателя для ГВС, здесь задействован поток горячей воды с подачи отопительного контура. Пропуская уже горячую воду через пароохладитель, тепловой насос разогревает воду в дополнительном теплообменнике ГВС до 90 °С. Стабильная температура в СО и баке ГВС поддерживается за счёт автоматической регулировки скорости циркуляционных насосов. Подходит для каскадного подключения (до 8 ТН).

Нет тэнов для отопительного контура.  Дополнительные ресурсы отбираются  у любого сочетаемого котла – блок управления возьмет от него столько тепла, сколько требуется в конкретном случае.

При расчёте места под монтаж теплового насоса необходимо оставлять зазор в 300 мм между стеной и задней поверхностью устройства (для удобства контроля и обслуживания коммуникаций).

Основные характеристики DANFOSS DHP-R ECO 42
ХарактеристикаЗначение
Схема работыРассол — вода
Тепловая мощность, кВт41.4
Потребляемая электроэнергия (сеть, V/насосы, компрессор), кВт/ч380 / 9.6
Температура теплоносителя  на выходе, °С65
Диапазон рабочей температуры первичного контура, °С-10… +20
Хладагент, типR410A
Вес, кг290

10. Viessmann Vitocal 300-G WWC 110 (Германия) – от 630 125 руб.

В роли теплоносителя первого контура – грунтовые воды. Отсюда и постоянная температура на первом теплообменнике, и самый высокий коэффициент СОР.

Среди плюсов — вспомогательный электронагреватель небольшой мощности на первом контуре и фирменный контроллер (по сути – беспроводной пульт) для удалённого управления.

Минус — работоспособность циркуляционного насоса, состояние магистрали и теплообменника первого контура зависит от качества перегоняемых грунтовых вод.  Фильтрация обязательна.

Исключить появление сложно решаемых проблем с дорогостоящим оборудованием, поможет анализ грунтовых вод. Который следует сделать до покупки теплового насоса системы «вода-вода».

Основные характеристики Viessmann Vitocal 300-G WWC 110
ХарактеристикаЗначение
Схема работыВода — вода
Тепловая мощность, кВт13.6
Потребляемая электроэнергия (сеть, V/насосы, компрессор/тэны), кВт/ч400 / 2.3 / 9
Температура теплоносителя  на выходе, °С60
Диапазон рабочей температуры первичного контура, °С0… +35
Хладагент, типR 407 C
Вес, кг152

Со встроенным ТЭНом

Часто во время производства изготовители дополнительно встраивают в теплонасосы электрические нагреватели. Это позволяет при необходимости переходить на альтернативный для термонасоса источник энергии — электричество.

Это объясняется следующими факторами. Выбор теплонасоса для отопительной системы производится с учетом разных параметров, в частности и особенностями климата конкретного региона. Причем является нецелесообразным монтировать оборудование с избыточной мощностью. Просто экстремальные заморозки случаются редко.

Как показала практика, самым экономным способом «добрать» в эти холодные дни требуемую мощность — это электроэнергия. Это дешевле, чем изначально монтировать насос повышенной мощности. Наличие электрического нагревателя позволяет исключить необходимость устанавливать более мощный насос, чем это необходимо.

Для хозяев грунтовых или водяных теплонасосов установленный ТЭН не является необходимостью. Совершенно по-другому происходит ситуация с воздушным оборудованием. При температуре -17C этот насос будет малопроизводительным. Установка дополнительного теплового генератора в этом случае целесообразна.

Окупаются ли вложения?

Это частый вопрос, который задают покупатели. Вариант отопления с использованием теплонасоса дороже, чем, например, твёрдотопливный котёл. Поэтому людей интересует, окупается ли покупка теплонасоса.

Окупаемость есть, но скорость меняется. Окупаемость зависит от мощности приобретаемого оборудования, размеров отапливаемого помещения и тому подобного. Чем выше эти показатели, тем быстрее окупаемость.

Помимо цены важно учитывать и другие аспекты. Например, как быстро нагревается комната, и оптимально ли работает установка

Поскольку теплоэнергетические установки обладают высокой производительностью и функциональностью, окупаемость не должна быть приоритетом.

По общему признанию, затраты на приобретение термокомпрессора относительно высоки. Тем не менее вложение того стоит! Вам не нужен дымоход, газовое соединение или топливный бак. Также отсутствуют затраты на топливо и его хранение. Это означает, что теплопомпа имеет преимущество в отношении эксплуатационных расходов и отличается низкими затратами на техническое обслуживание.

Установка «воздух-вода» – дешёвая альтернатива отопительным устройствам. Поскольку затраты на разработку источника тепла отсутствуют, инвестиционные затраты также являются управляемыми. Электрическая энергия, необходимая для работы установки с воздушным источником, минимальная. Любой, кто готов к компромиссу и может обойтись без малой эффективности, советую использовать сплит-тепловой насос.

Дом с тн

Распределение тепла по комнатам

В каждое помещение нужно свое количество тепла. Например, в угловые комнаты его всегда требуется больше, потому что у них две холодные стены. Задачу распределения мы решили при помощи задвижек. 

В остальных местах подача регулируется клапанами на решетках. Они стоят не только в потолке, но и в полу

Для равномерного прогрева и комфорта это очень важно — все знают о том, что теплый воздух поднимается вверх. Аналогично устроен и забор воздуха для отвода из помещений — он производится и от потолка, и от пола. 

О том, как отводится воздух из санузлов, уже упоминалось: на улицу через рекуператор, поэтому распространения запахов по дому не происходит. 

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.

В испарителе создаются условия для преобразования фреона в газообразное состояние. При этом, поглощается тепло из окружающей среды.

Газ направляется в компрессор, где создается высокое давление, при котором фреон разогревается до температуры 120-125°С и впрыскивается в конденсатор.

Газ в конденсаторе преобразовывается в жидкость, которая отдает тепло.

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

Производительность теплонасосов напрямую связана с температурой окружающей среды. Эта особенность гарантирует возможность применения ТН воздух-вода в средней и южной полосе России.

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.

Когда показатели доходят до критичных отметок, включается резервный источник тепла: котел, работающий от электричества, жидкого и твердого топлива или газа, обеспечивающий повышение КПД.

Как только, температуры окружающей среды достаточно для полной производительности, котел отключается.

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

Ограничение по температуре наружного воздуха делает нецелесообразным и даже невозможным установку воздушного теплонасоса для северных широт.

Особенности

Этот вид отопительных приборов извлекает энергию буквально из воздуха, генерируя тепло для нужд человека и применяя на 75% природные ресурсы и на 25% привычное электричество.

Воздушный тепловой насос – агрегат, передающий теплоэнергию от источника с низкой температурой к теплоносителю с более высокой. Проще говоря, даже если за окном сильный мороз, это оборудование заберет из холодной среды тепло и отопит им жилище.

Принцип работы воздушного насоса подобен функционированию холодильника. Но только если основная цель холодильной машины отобрать тепло из объема испарителя и преобразовать его в холод, при этом конденсатор сбросит теплоту в окружающее пространство, то в насосном оборудовании картина полностью противоположная. Конденсатор выделяет тепло для отопительной системы и обеспечения человека горячей водой, а испаритель утилизирует теплоту низкого потенциала.

Воздушные тепловые насосы – альтернативная модель системы отопления. Зимой они функционируют как отопительный котел (нагревают теплоноситель в трубопроводе и системе «теплый пол») или прямо обогревают дом. Источником теплоэнергии для них являются наружный воздух. Они не создают ее, а переносят из окружающего пространства. Но для этого насосному оборудованию нужен подвод электричества.

Преимущества

За рубежом такая система отопления приобрела широкую популярность. Сегодня подобные насосы завоевывают российский рынок. Это идеальный вариант для отопления домов в местностях, где нет возможности подключиться к центральному газопроводу. Помимо этого, у них есть еще масса достоинств:

  • уменьшают расходы на электроснабжение (передача в отопительную систему 1 кВт энергии тепла позволит затратить всего 0,2-0,35 кВт электричества);
  • способствуют сохранению окружающей среды и сбережению природных запасов планеты, они полностью экологически безопасны (не выделяют токсинов, не источают неприятных запахов);
  • не требуют создания сложных вентиляционных систем;
  • установка этого оборудования гораздо дешевле и быстрее, чем монтаж традиционных отопительных конструкций;
  • создавать отопительную систему можно на этапе отделки строения, в готовых помещениях, участками при реконструкции строений;
  • эффективно функционируют при температуре окружающей среды до -30° С;
  • не нуждаются в частом техническом обслуживании (все возможные действия можно выполнять самостоятельно, они описаны в прилагаемых инструкциях), самостоятельно перезапускаются;
  • летом могут работать как кондиционеры;
  • отсутствие процессов горения, использование замкнутых контуров делает эти приборы полностью пожаробезопасными;
  • не занимают много места в доме (модуль не больше обычного холодильника), не нуждаются в дополнительном помещении, внешне напоминают сплит-системы;
  • работают практически бесшумно.
Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий