Воздушный тепловой насос для отопления помещений


Мощность воздушного теплового насоса является одним из важных параметров, на которые следует обратить внимание.

При выборе мощности следует учитывать следующие факторы:

размер жилого дома/квартиры, утепление, особенности планировки, где технически может быть установлена внутренняя и наружная часть; какую температуру хотят поддерживать в комнате; есть ли желание охлаждать помещение летом; с каким видом топлива хотите скомбинировать воздушный тепловой насос.

Основанием для совершения выбора следует учитывать, как номинальную, так и максимальную мощность. При совершении выбора их стоит учитывать, потому что в общем случае, чем меньше мощность, тем дешевле устройство. В связи с воздушным тепловым насосом важно, чтобы выбранное устройство имело правильную мощность. В случае если устройство будет более мощным, то оно будет передименсионировано, что означает для Вас более высокие постоянные расходы и более значительную первоначальную инвестицию.


случае же если устройство не будет достаточно мощным, то оно будет недодименсионировано, устройство будет работать по большей части на максимальной мощности, что, в общем случает, повлечет за собой более высокие постоянные расходы и более короткий срок службы устройства. Умеренное передименсионирование является допустимым. В связи же с недодименсионированием всегда есть возможность добавить мощности. Недодименсионирование используется и в том случае, когда невозможно точно определить потребность здания в тепле, и необходимо установить несколько насосов. Тогда устройства начнут добавлять до достижения желаемого результата.

Учитывать следует и то, что состояние утепления дома/ здания является важным при выборе насоса. В случае плохого утепления следует выбрать насос с большей номинальной мощностью, а в случае очень хорошего утепления можно этим же насосом отапливать и большую по размерам площадь.

Номинальная мощность Хорошая изоляция Нормальная изоляция Плохая изоляция
3,6 кВт 105 м² 80 м² 45 м²
4,8 кВт 150 м² 100 м² 55 м²
6,0 кВт 185 м² 140 м² 70 м²

При выборе мощности следует исходить из того факта, что в Эстонии потребность среднего жилого дома в энергии составляет 60-70 Вт/м². В связи с новыми домами, где использованы современные материалы, учитывают даже 45 Вт/м².

Для чего нужен тепловой насос и как он работает


Воздушные тепловые насосы разных конструкций используются в качестве основных или дополнительных источников отопления жилищ. Причем монтаж подобных сооружений не является архисложным. Его можно производить уже после строительства загородного дома, а некоторые конструкции позволяют производить их установку даже для отопления помещений в многоквартирных домах.

Существует два основных типа воздушных тепловых насосов для отопления помещений. Выделяют конструкции следующих систем: воздух-воздух и воздух-вода. Общей для различных конструкций тепловых насосов чертой является наличие двух блоков: наружного и внутреннего. Наружные блоки систем воздух-воздух и воздух вода практически идентичны, а вот в устройстве внутренних элементов они имеют принципиальные отличия. Хотя, принцип работы тех и других во многом похож.

Наружный блок теплового насоса осуществляет забор воздуха из окружающей среды посредством установленного в нем вентилятора. Забираемый воздух внутри внешнего блока насоса попадает в теплообменную систему. Она представляет собой комплекс трубок, по которым циркулирует хладагент. Особенностью хладагента является его состав, который позволяет ему поддерживать экстремально низкую температуру. Она почти всегда ниже температуры окружающего воздуха. При контакте атмосферного воздуха и элементов системы теплообмена происходит нагрев хладагента. Чем выше разница между его температурой и температурой атмосферы, тем эффективнее будет проходить процесс теплопередачи.


Схема работы теплового насоса
Схема работы теплового насоса

Получая энергию в виде тепла, хладагент увеличивается в объеме и меняет свое агрегатное состояние на газообразное. Образовавшийся газ по внутренним каналам поступает в компрессорный блок насоса, где происходит его принудительное сжатие. За счет этого процесса происходит дополнительный разогрев хладагента приблизительно на 20%. Таким образом, из всего полученного тепла лишь 1/5 часть вырабатывается за счет расхода электроэнергии, остальные 4/5 получены из атмосферы.

После сжатия газ транспортируется в конденсаторный блок. Там происходит очередная смена агрегатного состояния хладагента с газообразного на жидкое. В результате этого хладагент приобретает свою первоначальную температуру, а накопленное им тепло переходит на теплоприемник. До этого момента принципы работы систем воздух-воздух и воздух-вода идентичны.

Разница между этими агрегатами заключается в том, что в первом случае (воздух-воздух) в качестве теплоприемника выступает воздух помещения, а во втором (воздух-вода) – объемный бак с водой.  Он кроме этого играет роль теплового аккумулятора и источника горячего водоснабжения дома, если это предусмотрено конструкцией.

Преимущества и недостатки тепловых насосов


Идеального способа отопления помещений еще не изобретено. Каждый известный на данный момент вариант отопительных конструкций обладает плюсами и минусами. К достоинствам тепловых насосов можно отнести:

  • Минимальный уровень воздействия на окружающую среду. Непосредственно сам агрегат не производит никаких выбросов.
  • Достаточно простой монтаж. Установка воздушных тепловых насосов не требует каких-либо тонких или же наоборот сверхсложных в плане прилагаемых усилий работ.
  • Низкая вероятность возгорания. Такие системы, по сравнению с системами, использующими тепловую энергию горения, практически неспособны вызвать пожар.
  • Экономичность. Большая часть вырабатываемой тепловыми насосами энергии черпается из бесплатного источника – атмосферы. Соотношение затраченной электроэнергии к выработанной тепловой составляет порядка 1 к 5.
  • Простота эксплуатации. Обслуживание данных агрегатов вполне по силам даже обычному обывателю, неподкованному в техническом плане.

Количество отрицательных сторон, как и степень их важности, у тепловых насосов незначительны, но все же они есть:


  • Функционирование некоторых систем связано с шумом. К ним относятся вентилятор для забора воздуха и компрессорный блок.
  • Нахождение в прямой зависимости эффективности отопления от температуры окружающей среды. Для регионов, где встречаются экстремальные морозы использование таких систем должно быть сопряжено с наличием резервного источника отопления.
  • Необходимость постоянного подключения к электросети.

Как несложно заметить выгода от использования тепловых насосов перевешивает незначительные недостатки, связанные с их эксплуатацией.

Как выбрать воздушный тепловой насос

Разнообразие марок и моделей в нише воздушных тепловых насосов для отопления домов довольно велико. Кроме компании производителя разные агрегаты могут отличаться и своими эксплуатационными свойствами.

Тепловой насос
Тепловой насос

Главный параметр – это мощность теплонасоса, от нее будет зависеть качество отопления дома. Главным образом выбор мощности зависит от размеров отапливаемого помещения. Ориентировочно определить необходимую мощность можно самостоятельно. Она определяется из расчета 700 ватт на 10 квадратных метров площади. Однако такой расчет весьма приблизителен. Он наиболее точен при условии хорошей теплоизоляции дома, а также при высоте потолков равной 270 сантиметров.

Обратите внимание!

Другим варьирующимся параметром является техническая оснащенность агрегата. В разных ценовых категориях можно найти как максимально простые устройства с минимальным набором опций, так и оснащенные по последнему слову техники. Наиболее дорогие модели включают в комплект различные программные блоки, позволяющие производить тонкую настройку рабочих циклов насоса, а также управлять ими дистанционно.

Также воздушные тепловые насосы различаются по диапазону рабочих температур.

Стандартные модели  воздушных насосов эффективно работают при температурах порядка 15-20 градусов по Цельсию ниже ноля. Однако некоторые агрегаты могут осуществлять обогрев помещения при морозах вплоть до 32 градусов.

Определив для себя важность наличия тех или иных опций, можно выбирать оптимальную для своих условий модель, не переплачивая лишних денег.

Сборка воздушного теплонасоса своими руками

Самодельный тепловой насос
Самодельный тепловой насос

Процесс сборки агрегата включает в себя следующие этапы:


  • Из медной трубки, толщина стенок которой должна быть не менее 0.1 сантиметра, изготавливается змеевик цилиндрической формы. Края трубки выводятся вверх и вниз змеевика.
  • Далее змеевик помещается в оцинкованный бак, соответствующий ему размерами. Для его размещения бак необходимо разрезать на две части. После чего с верхним краем трубки змеевика соединяется выходной, а с нижним – входной патрубки. Далее бак герметизируется. В результате данных манипуляций получается первый элемент конструкции – конденсатор.
  • Теперь нужно установить компрессор. Создание этого элемента в домашних условиях невозможно, поэтому можно подобрать компрессор, снятый со старого оборудования, например, сплит-системы. Напорный патрубок компрессора соединятся с выходным патрубком змеевика посредством гибкой трубы.
  • Аналогично первому делается второй змеевик. Он в свою очередь должен соответствовать размерами второму (полимерному) баку.
  • После чего размещаем второй змеевик в полимерный бак и аналогично оборудуем на нем два выпуска. С торца к баку монтируется система нагнетания воздуха, вентилятор с электромотором. Вся эта конструкция будет выполнять функцию наружного теплообменного блока (испарителя). Испаритель монтируется на поверхности наружной стены здания или в другом удобном месте на открытом воздухе.
  • На следующем этапе нижний патрубок конденсатора соединяется с одним из патрубков испарителя. В данную соединяющую трубу монтируется дроссель.
  • Далее объединяется второй патрубок испарителя и входной патрубок компрессора.

Осуществив описанные выше действия, можно собрать основу конструкции воздушного теплового насоса. После этого нужно подключить всю систему к электросети и провести пусконаладочные работы.

Тепловые насосы воздух-воздухТепловые насосы воздух-воздух предназначены для прямого нагрева воздуха внутри помещения. Теплота извлекается из окружающего воздуха посредством испарительного блока наружного размещения и направляется в помещение, где внутренний воздух нагревается при помощи внутреннего теплообменника (конденсатора системы). Для нагрева отдельных зон, возможно применение нескольких агрегатов. Если стоит необходимость отопления нескольких помещений или сравнительно большого внутреннего объема, используются различные системы подачи и распределения воздуха.

Тепловые насосы воздух-воздух могут работать как Универсальная Климатическая Система, поддерживающая комфортную температуру в доме круглый год. В холодное время года ТН обеспечивает отопление, а в жаркое время работает как кондиционер, изменив циркуляцию фреона на обратную (испаритель и конденсатор меняются местами). Кроме того, практически любая модель воздух-воздух имеет встроенные функции очистки воздуха от пыли, запахов и различных микроорганизмов. Для этих целей пришлось бы покупать отдельное устройство, когда используются традиционные системы отопления. А это дополнительные затраты.


Тепловые насосы воздух-воздух имеют преимущество над системами типа воздух-вода заключается в более низкой температуре стока (температуре воздуха, проходимого через теплообменник конденсатора), а это +20..+40⁰С, что обеспечивает повышенное значение коэффициента производительности COP и более высокий уровень теплоотдачи (у систем воздух-вода температура стока от +40⁰С до +65⁰С).  Напомним, что значения коэффициента производительности COP увеличиваются при уменьшении разницы между температурой источника и стока. Но системы воздух-воздух не могут обеспечить дом горячей водой.

Почему не дрова?

Соседи в основном у нас топят дровяные печи, но этот вариант изначально не нравился. Надо каждый год делать запасы топлива, чистить котел, следить за его горением. С электричеством все намного проще — нажал тумблер, пошло тепло. Единственный минус такого способа в высокой стоимости электроэнергии. На момент пуска отопительной системы киловатт-час в Московской области стоил 5,29 рубля.

Естественно, хотелось максимально экономично расходовать столь ценный ресурс, поэтому и остановились на тепловом насосе “воздух-воздух”. Это самый дешевый его вариант, работает почти как кондиционер.

Рабочие параметры оборудования


Сильные морозы в Подмосковье — редкость, опыт показал, что температура редко опускается ниже -25℃. Подсчитали — в таких условиях для дома имеющейся площади будет достаточно насоса, выдающего 15 кВт тепла. Бюджет системы обошелся нам примерно в 150 000 рублей.

КПД у воздушных насосов тоже меняется в зависимости от внешних условий. В нашем случае оказалось, что при потреблении 1 киловатт-часа электроэнергии система выдавала 2-2,5 кВт тепла. Это минимум. Если на улице легкая оттепель с температурой чуть выше нуля, то она выдает 3,5 кВт тепла.

Дом равномерно прогревается именно теплым воздухом, радиаторов или теплых полов нет. В систему постоянно через рекуператор добавляется свежий уличный воздух.

Воздушный тепловой насос для отопления помещений

Задача рекуператора — в дополнительной экономии тепла. С его помощью поступающий с улицы воздух подогревается тем, который принудительно выбрасывается из дома, например, из санузлов. Желаемая температура в помещении выставляется на пульте.

Воздушный тепловой насос для отопления помещений

Управление автоматическое, на ночь температура снижается для большего комфорта.

Каналы подачи и отвода воздуха

Воздуховоды устроены так, как это принято в американских домах. Есть основная магистраль, и от нее по гибким ответвлениям идет тепло в комнаты. Аналогично сделаны обратные воздуховоды. Трубы подачи воздуха утеплены и сделаны из шумопоглощающего материала. Опыт эксплуатации показал, что это оправдано — никаких лишних шумов в комнатах не слышно.

Воздушный тепловой насос для отопления помещений

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.

Воздушный тепловой насос для отопления помещений

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.

Наружная часть

Уличный блок теплового насоса стоит за воздухопрозрачными жалюзи. Он достаточно габаритный и внешне похож на промышленный кондиционер. Зимой корпус насоса обмерзает и покрывается плотной снежной шубой. Это предусмотренный в его работе процесс — по своим внутренним алгоритмам оборудование регулярно уходит на разморозку и полностью оттаивает. После этого все повторяется.

Воздушный тепловой насос для отопления помещений

Выводы по итогам использования

Вся система вентиляции и отопления под ключ стоила около 280 000 рублей. Тут надо учесть, что работы проводились своими силами, а при закупке оборудования и материалов максимально использовались таланты «выбивания» скидок.

Многие не верят, что в наших широтах можно отапливаться подогретым на электричестве воздухом. На собственном опыте можем сказать, что это реально. Такие системы работают и даже позволяют экономить. Средняя месячная сумма за отопление у нас составляет 6000-8000 рублей. По опыту соседей с домами аналогичной площади знаем, что они платят и по 20000, и по 25000 рублей в месяц. Получается, что все наши расходы на установку теплового насоса “воздух-воздух” полностью окупятся примерно за 2 года.


Использованные источники

  1. cooperhunter-air.ru/kak-vibrat-pravilnij-vozdushnij-teplovoj-nasos
  2. clima-vent.com/teplovye-nasosy/
  3. pechiexpert.ru/vozdushnyj-teplovoj-nasos-01/
  4. bivalent.ru/teplovye-nasosy/teplovye-nasosy-vozdukh-vozdukh/
  5. zapodlico.ru/teplovoy_nasos_vozduhvozduh__opyt_ekspluatacii_dlya_otopleniya_zagorodnogo_doma

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.