Принцип работы теплового насоса воздух-вода

Июнь 22, 2016, Energylogia Автор , Категория Отопление, Просмотров: 1 266 Нет комментариев

Теплового насоса типа «воздух-вода» — современная отопительная установка извлекающая тепловую энергию из воздуха и передающая ее системе водяного отопления. Использование тепла окружающей среды — один из наиболее доступных способов отопления зданий различного назначения, кроме производственных площадей.

Принцип работы

Отрицательная температура по шкале Цельсия — понятие относительное.

Истинное положение вещей отражает шкала Кельвина, чья точка отсчета (абсолютный ноль) — 273 °С. Холодный воздух при -20° по Цельсию в действительности имеет по шкале Кельвина положительную температуру +253 К, а значит, содержит тепло.

Отобрать его и направить на обогрев помещений — задача тепловых насосов «воздух-вода», действующий по обратному циклу Карно.

В замкнутом контуре циркулирует хладагент (фреон), закипающий при отрицательной температуре (по Цельсию). За один цикл фреон дважды меняет агрегатное состояние, обмениваясь теплом с наружной средой и теплоносителем. Цикл состоит из 4 этапов:

  • Испарение во внешнем теплообменнике (испарителе) с отбором тепла от окружающего воздуха.
  • Повышение давления газа компрессором, чтобы он мог сконденсироваться при положительной температуре.
  • Конденсация во внутреннем теплообменнике (конденсоре) с передачей теплоты протекающей воде.
  • Снижение давления в дроссельном вентиле, заход на новый цикл.

Эффективность работы установки характеризуется коэффициентом энергоэффективности СОР, показывающим, во сколько раз количество перенесенной энергии больше затраченной компрессором. В тепловых насосах типа «воздух-вода» значение СОР не превышает 4.

Разновидности тепловых насосов

Существует 2 вида отопительных установок, черпающих возобновляемую энергию уличного воздуха с последующей передачей воде:

  • низкотемпературные, нагревают воду системе отопления до 60 °С;
  • высокотемпературные, нагревающие теплоноситель до 80 °С.

Низкотемпературные — тепловые насосы, позволяющие обогревать помещения соответствующими системами – теплыми полами либо фанкойлами (разновидность тепловентиляторов). Применяемый хладагент — фреон марки R410.

Высокотемпературные агрегаты оснащены вторым компрессором и промежуточным теплообменником, установленным во внутреннем блоке.

Система функционирует по каскадной технологии:внутренняя часть теплового насоса

  1. В первичном контуре циркулирует фреон R410. Перейдя в газовую фазу в испарителе, хладон сжимается компрессором и направляется в промежуточный теплообменник.
  2. В промежуточном теплообменнике происходит конденсация с передачей тепла другому типу фреона – R134, циркулирующему во вторичном контуре.
  3. Хладон R134 отличается более высокой температурой кипения и от взаимодействия с фреоном R410 в теплообменнике испаряется, отбирая у последнего тепло.
  4. Перейдя в жидкую фазу, хладагент в первичном контуре движется обратно к испарителю через расширительный клапан.
  5. Фреон вторичного контура R134 в газообразном состоянии тоже нагнетается вторым компрессором и поступает в конденсатор, где отдает тепловую энергию теплоносителю системы отопления и переходит в жидкую фазу.
  6. После прохода дроссельного вентиля давление жидкого хладагента R134 снижается и он снова движется в промежуточный теплообменник для встречи с хладоном R410.
  7. Коэффициент энергоэффективности СОР низкотемпературных тепловых насосов достигает 4, а высокотемпературных – только 3. Причина в 2 компрессорах, потребляющих больше энергии. Зато агрегат способен работать с радиаторной системой и греть воду для бытовых нужд (ГВС).

Производители тепловых насосов «воздух-вода» предлагают несколько вариантов компоновки оборудования:

  • узлы и агрегаты установлены в едином корпусе на улице, в дом заходят только трубы с теплоносителем;
  • классическая компоновка с компрессором и испарителем в наружном блоке, конденсор стоит в блоке внутреннем;
  • то же, с накопительным бойлером во внутреннем блоке.

В тепловых агрегатах с накопительными емкостями предусматривается возможность присоединения других альтернативных источников энергии — солнечных коллекторов.

Преимущества и недостатки

 Тепловую установку «воздух-вода» можно поместить в небольшом помещении и практически в любом здании, в том числе в квартире высотного дома.

Например, внутренняя часть низкотемпературного теплового насоса серии Daikin Altherma со встроенным бойлером займет 0.45 м2 площади (62 х 73 см с учетом технологического зазора 1 см).

Вода в накопительном бойлере емкостью 180 л прогревается тепловым насосом Daikin от 10 до 50 °С за 1 час при условии, что на улице 7° тепла.

Помимо высокой эффективности по сравнению с другими видами отопления, тепловые насосы «воздух-вода» обладают такими преимуществами перед другими моделями тепловых насосов:

  • Монтаж и запуск теплообменной установки производится быстро (при готовых фундаментах и смонтированной системе водяного отопления — в течение 1—2 дней). Срок увеличится до 1 месяца, если фундаментов под оборудование нет.
  • Нет нужды в проведении земляных работ, что значительно удешевляет реализацию проекта (в 3—4 раза).
  • Есть возможность организовать горячее водоснабжение.
  • Источник, откуда черпается тепло, всегда есть в наличии. Грунтовые воды могут уйти на более глубокий горизонт.
  • Относительно гелиосистем насосы «воздух-вода» стоят в 2—3 раза дешевле.

Единственный существенный недостаток — резкое снижение эффективности отопительной установки (коэффициента СОР) при понижении температуры воздуха.

Тепловой насос устойчиво работает до температуры — 15 °С, сохраняя СОР на уровне 3 (энергии поступает втрое больше, чем затрачивается). Ниже — 15 °С эффективность падает до 2—1.5, предел наступает при температуре — 25 °С.

 На случай ударных морозов отопительные агрегаты оборудованы системой прямого электрического нагрева, не дающей помещениям остыть, а трубам с водой – разморозиться.

Эксплуатация оборудования

Тепловые насосы типа «воздух-вода» — высокотехнологичные установки с минимальным количеством движущихся частей, не требующие постоянного присмотра и обслуживания. Но при монтаже нужно учесть ряд моментов, а во время эксплуатации выполнять некоторые мероприятия:эксплуатация теплового насоса воздух-вода

  • В регионах с ненадежным электроснабжением следует иметь под рукой электрический генератор.
  • При небольшой электрической мощности на вводе в дом автоматическая система электроподогрева теплового насоса не сможет обеспечить теплом все помещения. На случай сильных морозов рекомендуется поставить дополнительный источник тепла, например, стальную печь на дровах.
  • Накапливающийся под внешним блоком лед лучше периодически сбивать.
  • Проблема с намерзающим конденсатом решается также путем прокладки трубы внутрь дома с выводом в канализацию. Это решение — единственно приемлемое при монтаже оборудования в квартире.
  • Наружные блоки следует прикрывать от снега специальными козырьками.
  • Несколько раз в течение сезона следует проверять трубки с фреоном. Появление на соединениях или под ними масляных пятен говорит о негерметичности и утечке хладона.
  • Компрессор не должен издавать при работе громкого шума. Появление посторонних звуков может свидетельствовать о его неисправности или недостатке фреона в системе.
  • Не рекомендуется самостоятельно проводить диагностику либо устранять неполадки, поскольку оборудование довольно сложное.

Стоимость оборудования

Цены тепловых насосов «воздух-вода» существенно ниже геотермальных установок, но выше, чем чисто воздушные агрегаты. В таблице указана стоимость отопительных систем от известного бренда DanHeat из средней ценовой категории:

Модель теплового насоса Мощность тепловая, кВт Цена розничная, у. е. Цена оптовая и для партнеров, у. е.
AVH- 12V1DB 5.6 2180 1680
AVH- 24V1DB 9.2 3200 2470
AVH- 24V1DR1 9.8 4300 3300

Стоимость монтажных работ зависит от мощности оборудования и множества других факторов. Стартовая цена — около 1700 у. е.

Отзывы реальных владельцев

Отзывы владельцев тепловых насосов «воздух-вода» в основной массе положительные:

Дом 69 м2 без утепления, греемся тепловым насосом и подтапливаем дровяной печкой. При средней температуре на улице +3 °С внутри держали +20 °С. Когда прогорели колосники у печки, гоняли 2 недели только ТН, ограничив отапливаемую площадь до 45 м2. Вышло среднее потребление электричества 360 Вт/ч, многовато. Надо утеплять стены, но хорошо, что есть ТН.
Уже вторую зиму дом 65 м2 отапливаем тепловым насосом, до —15 °С нормально, ниже – только печка спасает. Раньше стояли электрические конвекторы, по сравнению с ними расход электричества зимой снизился в 2.5 раза.
Полностью отапливаю двухэтажный утепленный дачный домик ТН «воздух-вода», общая площадь 80 м2. В теплую зиму потребление электроэнергии за весь год составило 8000 кВт, сюда входят все электроприборы. Проживаю постоянно, горячую воду тоже тепловой насос дает. А вот в холодную зиму его не хватало, автоматика включала ТЭНы и накручивал по 1000 кВт за месяц.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *