Воздушный тепловой насос для отопления помещений

Воздушные тепловые насосы, появившиеся сравнительно недавно, ознаменовали без малого прорыв в отопительных системах. Используемый в них для теплообмена атмосферный воздух представляет собой неиссякаемый источник бесплатной энергии. По этой причине популярность данных конструкций очень велика.

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.

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.

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.

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.

Нюансы планового обслуживания воздушных тепловых насосов

Для того чтобы тепловой насос отслужил весь положенный ему срок, необходимо время от времени выполнять несложные манипуляции по его обслуживанию. В план таких мероприятий входит:

• Своевременная чистка наружного блока насоса. Главным образом это касается основания вентилятора и теплообменника.
• Плановая проверка герметичности системы циркуляции хладагента.
• Замена масла в компрессорной установке и смазка подвижных частей вентилятора.
• Проверка кабелей электропитания.

На выполнение данных действий не нужно тратить много сил, зато они позволят сохранить теплонасос в идеальном состоянии долгое время.

Сборка воздушного теплонасоса своими руками

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.

Альтернативные варианты тепловых насосов

Получение тепла из атмосферы – не единственный вариант выработки дешевой энергии для отопления помещений. Существуют агрегаты, в основе действия которых лежат те же принципы теплообмена, что и у воздушных насосов. Однако в качестве источника тепла они используют другие среды. Так существуют тепловые насосы, внешний блок которых помещен под воду или в грунт, ниже глубины промерзания. Такие конструкции отличаются большей эффективностью, так как используемые для теплообмена вода и грунт обладают температурой выше ноля градусов по Цельсию. Температура воздуха в свою очередь часто бывает отрицательной. Правда, такие альтернативы существенно дороже и более сложны в монтаже.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что использование воздушных тепловых насосов в качестве отопительных приборов имеет множество преимуществ. Потратившись один раз на покупку и монтаж такого агрегата, впоследствии можно экономить на отоплении существенные средства, получив при этом качественный источник тепла, а в некоторых случаях и горячего водоснабжения.