В зависимости от используемого теплонасосами источника энергии, выделают системы:
- грунт-вода;
- вода-вода;
- воздух-воздух;
- воздух-вода.
Каждая из систем имеет особенности, определяющие рабочие параметры.
Тепловые насосы системы воздух-вода - один из популярных вариантов альтернативного отопления частного дома. Все потому, что они дают возможность получить тепло для обогрева жилья из воздуха, не требуя топлива и постоянного контроля со стороны владельца.
Принцип работы теплового насоса воздух-вода
Воздушный теплонасос работает по отлаженному принципу. Его можно представить несколькими этапами:
- Во внешний (уличный) блок оборудования встроен производительный вентилятор, забирающий воздух с улицы.
- При втягивании воздух контактирует с контуром испарителя-теплообменника, по которому двигается хладагент с низкой температурой кипения.
- Под действием низкопотенциального (низкотемпературного) тепла воздуха хладагент перегревается, закипает и становится газом.
- Газообразный хладагент подается в компрессор, работающий от электричества, где выполняется его сжатие. При сжатии температура хладагента многократно увеличивается.
- Перегретый хладагент под давлением поступает в конденсатор, где отдает тепло воде, циркулирующей по контуру домашнего отопления.
- Отдавая тепловую энергию, хладагент остывает и возвращается в жидкое состояние.
- Следом рабочая жидкость поступает в расширительный вентиль, где ее давление снижается до нормального.
- Затем хладагент снова подается в испаритель и цикл повторяется повторно.
Классический вариант распределения нагретого таким способом теплоносителя - подключение к теплообменнику двух независимых линий:
- к распределительной гребенке;
- к водонагревателю (бойлеру).
Работа в режиме охлаждения
Тепловые насосы системы воздух-вода можно использовать не только для обогрева зимой, но и для поддержания в доме комфортной, прохладной температуры летом. Для работы на охлаждение циркуляция хладагента просто запускается в обратном направлении. Но, поскольку в комнате холодный воздух опускается вниз, вытесняя теплый наверх, чтобы комфортные условия были созданы по всему объему помещения, для охлаждения потребуется установка обдуваемого вентилятором конвектора. Одновременно с этим, если правильно организовать систему теплоснабжения, даже при работе теплового насоса на охлаждение, он сможет выполнять водоподготовку для горячего водоснабжения.
Виды оборудования по типу конструкции
Воздушные теплонасосы бывают:
- моноблочные (все узлы размещены в одном корпусе);
- сплит-системы (устройство разделено на два блока - внешний и внутренний, который непосредственно взаимодействует с домашней системой теплоснабжения).
- внутренним монтажом;
- внешним монтажом.
- с промежуточным теплообменным контуром;
- с разделенным контуром, заполненным хладагентом.
Теплонасосы-моноблоки с внутренним монтажом подразумевают установку оборудования в помещении. Преимуществом такого варианта считается защита техники от деструктивных внешних факторов, в том числе осадков и погоды. Недостаток такого варианта монтажа - надо предусматривать большие отверстия в стене помещения, где будет установлен блок, для достаточного притока воздуха.
Моноблоки с наружным (внешним) монтажом чаще используются, когда помещение для котельной в доме не предусмотрено. Размещение всех элементов в одном корпусе теплонасоса снаружи дома дает преимущество в виде снижения уровня шума. Кроме того, в таком случае не нужно делать в стенах приточные каналы для воздуха. Недостатки очевидны:
- наружное размещение может привести к замерзанию системы в случае простоя;
- уличный блок надо утеплять и защищать от осадков.
Сплит-системы воздушного отопления, имеющие раздельный контур хладагента, немного схожи с бытовыми кондиционерами. Главные преимущества:
- простой монтаж;
- нет риска замерзания системы, так как основной блок располагается в доме;
- в котельной не надо много места для внутреннего блока (он компактный, так как часть оборудования размещается на улице);
- источник шума устанавливается вне дома.
- необходимость утепления трубопровода, соединяющего внешний и внутренний блоки;
- жесткие требования к удаленности размещения внешнего блока (чем ближе - тем лучше, так как меньше путевые теплопотери);
- вынужденное вмешательство в контур рабочей жидкости.
Инверторные модификации теплонасосов
Интеграция инвертора в оснащение оборудования обеспечивает плавность пуска установки и позволяет насосу автоматически регулировать производительность в зависимости от температуры наружного воздуха. При этом:
- КПД возрастает до 90-95%;
- потребление энергии уменьшается на 15-20%;
- снижается нагрузка на электросеть;
- увеличивается срок службы установки.
Расчет мощности теплонасоса воздух-вода
Расчет необходимой для отопления мощности и производительности установки надо выполнять в два этапа:
- предварительный (расчет в первом приближении);
- проектный (выполняемый с учетом условий местности, теплопотерь и других показателей).
Предварительный расчет можно сделать даже самостоятельно. Так, на 1 квадратный метр жилья надо 70 Вт мощности теплонасоса. Например, для отопления жилья площадью 100 квадратных метра надо 7 кВт тепла. Но, это минимально необходимой показатель - оборудование лучше выбирать с запасом в 10-20%.
Проектный
Точность проектного расчета помогает обеспечить эффективность и экономичность отопления. Для него понадобится проектная документация, анализ условий местности, оценка фактических теплопотерь и компетентное планирование монтажа. Поэтому, этот этап лучше доверить специализированным организациям.
Основные критерии выбора теплового насоса
Чтобы тепловой насос системы воздух-вода обеспечивал качественный обогрев жилых, складских или производственных помещений, при выборе надо учитывать несколько параметров.
Тип корпуса
Базовых варианта конструкции корпуса всего два:
- моноблок;
- сплит.
В зависимости от модели, теплонасосы воздух-вода могут имеют разные функциональные возможности. Так, одни модели предназначены только для отопления здания. В то время, как другие могут обогревать здание, готовить воду для горячего водоснабжения и бассейна.
Зависимость от температуры среды
Для большинства (но не всех) бытовых моделей диапазон рабочих температур находится в пределах от +45 до -15 градусов. Это может немного ограничивать их применяемость в разных регионах. При этом, есть воздушные теплонасосы, способные работать даже в мороз до -30 градусов. Чтобы исключить риски, при всех равных лучше отдавать предпочтение таким моделям.
Правила и рекомендации установки теплонасоса системы воздух-вода
Эффективность и удобство использования тепловых насосов во многом зависит от правильности монтажа. Чтобы выполнить его корректно, надо следовать некоторым правилам.
- Внешний блок системы воздух-вода можно размещать на расстоянии от 2 до 20 метров от жилого дома. При этом, чем ближе расположен агрегат - тем лучше.
- В случае уличного монтажа над внешним блоком надо делать навес. Это поможет защитить оборудование от осадков и пыли.
- Уличный блок можно установить на металлическую основу или подвесить на стену здания. При этом, в первом случае надо предусмотреть прокладку из амортизирующих материалов или элементов, помогающих компенсировать вибрации.
- Места соединения контура, по которому двигается фреон, должны быть завальцованы.
- Чтобы снизить шум работающего уличного блока можно использовать звукоизолирующие материалы.
Реальную выгоду применения теплонасосов типа воздух-вода можно оценить, вычислив соотношение портаченной энергии к полученной - коэффициент СОР. То есть, СОР - это отношение затраченного электричества, нужного для работы узлов теплонасоса, к количеству полученной тепловой энергии. Например, СОР=3 указывает на то, что на 1 кВт затраченной электроэнергии насос выделяет 3 кВт тепла. В идеальных условиях работы СОР воздушных теплонасосов находится в пределах от 2 до 3 единиц, то есть КПД такой системы может достигать 300%.
При этом, надо учитывать, что системы воздух-вода зависимы от переменчивых параметров воздуха:
- температуры;
- влажности;
- направления;
- порывов.
Рекомендации по обслуживанию системы
Отопительная система с использованием таких тепловых насосов регулируется автоматически и не нуждается постоянного наблюдения. При этом, сезонный и ежегодный сервис все же проводить нужно - это поможет своевременно обнаружить моменты, требующие ремонта. Во время обслуживания нужно обращать внимание на несколько нюансов:
- Чистить фильтры надо регулярно. В случае необходимости, их надо сразу менять.
- Важно контролировать температуру масла в компрессоре - оно должно быть теплым.
- Нельзя допускать загрязнения внешнего блока - это может снизить производительность и эффективность системы. Также надо содержать в чистоте датчики температуры.
- Оплетка проводки должна быть целой, без следов тления или заломов.
- Шланги и трубы, в том числе в местах соединений, не должны иметь протечек или дефектов.
- Движущиеся части внешнего блока периодически нужно смазывать - это исключает заклинивание и уменьшает шум во время работы.
Применение воздушных теплонасосов для отопления частного дома эффективно. При этом, у такого варианта обогрева, конечно же, есть преимущества и недостатки.
Преимущества системы
- Воздух - бесплатный, возобновляемый ресурс, который есть везде, поэтому воздушный теплонасос можно использовать повсюду - будь то густонаселенный город, как Москва, или пригородный поселок.
- Воздушные тепловые насосы могут работать, как в качестве основного источника отопления, так и в виде вспомогательного.
- Для монтажа внешнего контура (блока) не надо проводить земельные работы и укладывать трубчатый теплообменник. Это делает монтаж дешевым и быстрым.
- Внешний блок не занимает много места. Поэтому, такая система подойдет для монтажа даже на небольших придомовых территорий.
- Низкие затраты на монтаж гарантируют быструю окупаемость системы отопления.
- Оборудование соответствует высокому классу энергоэффективности (до A++).
- Управление воздушным теплонасосом можно автоматизировать. Некоторые модели даже позволяют вести управление удаленно.
- Инверторные теплонасосы позволяют плавно регулировать производительность компрессора и снизить пусковые токи (для увеличения срока службы).
- Оборудование экологично. Не надо сжигать топливо, нет выделения вредных веществ, безопасно для жильцов дома.
- Для монтажа и применения теплонасосов системы воздух-вода не надо получать разрешение или других документов.
- У воздушных теплонасосов есть зависимость от уличной температуры. Чем холоднее на улице - там ниже СОР (если нет компенсирующего температуру нагревательного элемента).
- При размещении на улице внешний блок воздушного теплонасоса постоянно подвержен воздействию температур, влаги, осадков и других факторов. Поэтому, он изнашивается быстрее, чем внешний теплообменник геотермальных теплонасосов.
- Уличный блок-теплообменник требует периодической разморозки. Она происходит не прогнозировано. Зачастую во время разморозки отопление не работает.
Теплонасос воздух-вода - один из эффективных и рентабельных способов отопления дома. Для использования этого альтернативного источника обогрева не нужен сложный монтаж, топливо, большие приусадебные территории или разрешения от специорганизаций. Конечно, у такого варианта отопления есть недостатки, но они незначительны и полностью компенсируются экономичность, высоким КПД и перспективностью использования системы.