Pompă de căldură aer-aer: principiu de funcționare, proiectare, selecție și calcule

Doriți să instalați încălzire prin convector în casa dvs., unde se folosește o pompă de căldură aer-aer pentru încălzirea lichidului de răcire, oferind economii semnificative la costurile de încălzire? Sunteți de acord că obținerea unei încălziri complete într-o companie cu apă caldă practic gratuit este o întreprindere foarte tentantă.

Dar nu știi cum să construiești un astfel de sistem pentru a încălzi încăperile într-un mod alternativ și a obține apă caldă pentru nevoile menajere?

Vă vom ajuta să rezolvați această problemă - articolul acoperă principiul funcționării și proiectarea pompei. Un astfel de sistem va trebui să cheltuiască energie doar pentru funcționarea compresorului, iar volumul principal de căldură va fi pur și simplu luat de pe stradă din atmosferă, pentru care încă nu ni s-a cerut să plătim bani.

Sunt de asemenea luate în considerare avantajele implementării sale în sistem și dezavantajele semnificative. O atenție deosebită este acordată selecției și calculului pompei.

Și pentru cei cărora le place să facă totul cu propriile mâini, vă sugerăm să construiți singur o astfel de pompă, folosind materialele disponibile. Pentru a ajuta, oferim materiale fotografice și recomandări video privind proiectarea și funcționarea unei pompe de căldură cu aer.

Caracteristicile pompei de căldură aer-aer

Orice pompă de căldură aparține echipamentelor din sferă Energie alternativa. Preia energia termică a maselor de aer de pe stradă, din spațiul înconjurător din interior, pentru a încălzi cu ea obiectele rezidențiale și nerezidențiale.

Nu folosește combustibili combustibili.

Pompă de căldură externă (TN) aer-aer este similar cu un aparat de aer condiționat cu invertor, sistem split din blocul extern și interior.

Și conform principiului de funcționare, amintește mai mult de un frigider, doar că acționează „invers”. Dar, spre deosebire de ambele, această pompă de căldură este capabilă atât să răcească, cât și să încălzească masele de aer din casă.

Pompa de căldură preia energie termică de calitate scăzută din atmosfera exterioară și încălzește aerul din încăpere cu aceasta la temperaturi confortabile

Principiul de funcționare și structura internă

Funcționarea unui HP aer-aer se bazează pe un simplu fenomen fizic de termodinamică - atunci când un lichid se evaporă, acesta răcește suprafața de pe care este dispersat. De exemplu, aburul peste o cană de ceai fierbinte demonstrează același efect.

Un frigider obișnuit funcționează pe acest principiu. În interiorul acestuia se află tuburi prin care agentul frigorific circulă sub presiune ridicată. Preia căldură din interiorul congelatorului, devenind puțin mai cald.

Apoi căldura colectată este eliberată în aerul camerei printr-un schimbător de căldură (grila din spatele frigiderului).

Iarna, pompa de căldură aer-aer încălzește aerul din încăpere, iar vara îl poate răci

Și pentru ca agentul frigorific să se răcească la temperaturi de funcționare, acesta este comprimat într-un compresor. Mai mult, în timpul ciclului de funcționare freon în interiorul sistemului compresor-condensator-evaporator trece constant de la gazos la lichid și înapoi.

O pompă de căldură cu sursă de aer funcționează exact în același mod. Doar că ia căldură de pe stradă, și nu de la un congelator închis. Chiar dacă afară este geroasă, încă mai există multă energie termică în atmosferă.

Pentru a produce căldură, o pompă de căldură are nevoie doar de energia cheltuită pentru a funcționa compresorul. Diagrama prezintă în detaliu procesul de transfer de căldură

O pompă de căldură aer-aer constă din următoarele elemente:

• compresor;
• evaporator cu ventilator cu aer fortat;
• valva de expansiune;
• conducte de cupru pentru pomparea freonului intre strada si casa;
• condensator cu un ventilator care furnizează aer încălzit încăperii.

Primele trei elemente alcătuiesc unitatea externă, iar ultimul aparține părții interne a pompei de căldură. Tuburile de cupru termoizolate sunt proiectate pentru mișcarea continuă a lichidului de răcire între aceste module de sistem divizate.

Mișcarea freonului într-o pompă de căldură are loc într-un cerc vicios, în urma căruia se contractă și se extinde în mod constant

Algoritmul de funcționare al unei pompe de căldură aer-aer este următorul:

1. Aerul exterior este aspirat în unitatea exterioară de un ventilator și forțat prin aripioarele evaporatorului extern. Freonul care circulă prin schimbătorul de căldură absoarbe energia termică disponibilă în acesta, în timp ce trece în stare gazoasă.
2. Gazul intră apoi în condensator, unde este comprimat. Și apoi este pompat prin conducte de cupru către unitatea interioară.
3. Într-un condensator situat în casă, gazul se transformă înapoi în lichid, transferând căldură în aerul din interior.
4. Apoi, excesul de presiune este eliberat prin supapa de expansiune, iar freonul lichid este trimis din nou la evaporatorul primar.

Temperatura freonului care intră în unitatea externă este întotdeauna mai mică decât temperatura ambiantă. Prin urmare, ia întotdeauna căldură din atmosferă.

Dar nivelul de „răcire” al lichidului de răcire din sistem este constant, iar temperatura exterioară fluctuează constant.Din acest motiv, în înghețuri severe, TN își pierde eficacitatea.

Ciclul de mișcare a lichidului de răcire al unei pompe de căldură aer-aer: 1. este comprimat de un compresor, 2. se condensează în schimbătorul de căldură, degajând căldură, 3. intră în schimbătorul de căldură extern sub formă a unui lichid, 4. se evaporă acolo, captând energia termică a mediului extern în timpul evaporării, 5. revine din nou la condensator

Pentru a crește puterea pompei de căldură, suprafețele condensatorului și evaporatorului sunt realizate cât mai mari. Iar pentru funcționare neîntreruptă iarna, schimbătorul de căldură extern este echipat cu propriul sistem de dezghețare.

Avantajele și dezavantajele unei pompe de căldură cu aer

Fiecare sistem complex din punct de vedere tehnic are propriile sale avantaje și dezavantaje. Broșurile publicitare sunt un lucru, dar, în realitate, proprietarii de pompe de căldură riscă să întâmpine anumite probleme.

Unitățile de încălzire/răcire aer-aer sunt benefice din mai multe motive.

Principalele avantaje includ:

• Versatilitate. Sistemele vă permit să încălziți și să răciți încăperi în funcție de scopul camerei, nevoi și sezonul climatic.
• Prietenia mediului. Ele fac posibilă oprirea completă a arderii gazelor naturale, cărbunelui, lemnului de foc etc., care poluează mediul natural cu produse de ardere.
• Ușor de instalat. Asamblarea unui sistem din componente produse din fabrică nu este dificilă. Puteți construi singur o pompă de căldură folosind materialele disponibile.
• Siguranța privind incendiile. Procesul de generare a căldurii nu implică utilizarea combustibilului. Nici măcar întreruperile în funcționarea instalației nu vor duce la incendii.
• Economic. Sunt atractive datorită coeficientului lor ridicat de transfer de căldură la costuri minime (pentru 1 kW de energie electrică consumată produc 4–5 kW de căldură). În plus, se plătesc singuri rapid.
• Accesibilitate. Costul sistemelor fabricate din fabrică permite aproape tuturor să achiziționeze o pompă de căldură. O instalare realizată de sine va fi practic gratuită.
• Ușurință în utilizare. Dispozitivul cel mai complex din punct de vedere tehnic din sistem este compresorul, a cărui întreținere este dificil de făcut față. Cu sarcina tipică a pompelor de căldură, compresoarele rareori se defectează înainte de timpul promis de producător.

Pentru a organiza încălzirea într-o cameră este suficient instalați un sistem split, agatand un modul exterior pe fatada, si un convector pe peretele interior. Pentru a încălzi mai multe încăperi, va trebui să instalați canale de distribuție a aerului încălzit.

Pentru fiecare kilowatt de energie electrică consumat, pompa de căldură produce până la cinci kilowați de energie termică

Întregul control al pompei de căldură aer-aer este realizat prin automatizare încorporată. Nu va trebui să acordați o atenție deosebită funcționării și configurației acestui sistem. Va trebui doar să curățați în mod regulat filtrele de aer și să le schimbați ocazional.

Printre aspectele negative ale pompelor de căldură se numără:

• deși nesemnificativ, dar totuși zgomot de fond;
• dependența directă a eficienței sistemului de temperatura exterioară;
• creșterea consumului de energie când se face frig afară;
• praf atârnând constant în aer datorită funcționării continue a ventilatorului și convecției aerului în cameră;
• dependența de alimentare (pentru funcționarea neîntreruptă va fi necesar un generator).

La temperaturi exterioare de până la -10°C, totul funcționează perfect; căldura preluată de pe stradă este suficientă pentru a crea condiții confortabile în casă. Dar cu o răcire suplimentară, eficiența pompei de tăiere scade.

Dacă cabana este construită într-o zonă cu o climă rece și înghețuri severe în timpul iernii, atunci nu puteți face fără un cazan suplimentar sau un șemineu.

În climatul cald, o pompă de căldură cu sursă de aer face față fără probleme sarcinilor de încălzire ale unei case private, dar în înghețuri severe, o sursă de căldură suplimentară nu va strica

Pentru amenajarea încălzirii aerului Astfel de sisteme sunt ideale. Consum minim de energie, efort de instalare și probleme de întreținere. Dar ei nu pot încălzi apa. Pentru a face acest lucru, va trebui să instalați suplimentar un cazan sau să vă conectați la rețele centralizate.

Pompele de căldură aer-aer sunt modalitatea optimă de încălzire a clădirilor din lemn sau SIP. Astfel de clădiri au pierderi reduse de căldură, iar capacitatea pompei de căldură cu aer pentru încălzirea lor este abundentă.

Vara, o pompă de căldură aer-aer poate fi folosită pentru a încălzi apa din piscină

Diferențele fundamentale față de aer condiționat

În exterior, o pompă de căldură aer-aer este similară cu un aparat de aer condiționat de uz casnic. Dar are propriile sale caracteristici distinctive de design și caracteristici tehnice.

Primul dispozitiv este folosit ca sursă principală de încălzire, funcționând pe tot parcursul anului. Iar al doilea este mai degrabă destinat răcirii aerului în căldura verii.

Funcția principală a unei pompe de căldură este încălzirea. Cu toate acestea, multe modele sunt, de asemenea, capabile să răcească aerul din interior. Dar în acest mod de funcționare sunt semnificativ inferioare aparatului de aer condiționat în ceea ce privește eficiența energetică. Acesta este mai degrabă un caz extrem de utilizare a acestora.

În aparență, aparatul de aer condiționat și încălzitorul de aer sunt similare, dar au scopuri și caracteristici de performanță complet diferite

Pe de alta parte, multi aparate de aer conditionat inverter poate încălzi aerul din interior. Dar consumă mult mai multă energie electrică decât pompele de căldură. Fiecare dispozitiv are propriul său scop.

Utilizarea HP aer-aer este în primul rând o tranziție către surse regenerabile de energie.

Aceste sisteme sunt rentabile, în ciuda investiției inițiale mari de bani. Reducerea facturilor la încălzire achită toate costurile inițiale.

Alegerea și calculele unei pompe de căldură

O pompă de căldură aer-aer va fi eficientă numai dacă este selectată corect. Este necesar să se calculeze puterea în avans în funcție de suprafața casei. Și abia apoi uitați-vă la prețurile diferiților producători.

Calculele folosesc coeficientul de eficiență energetică COP (raportul dintre puterea CP și energia consumată).

În „condiții de seră” ajunge adesea la 4-5 puncte, iar cele mai moderne modele ajung la 7-8. Cu toate acestea, când temperatura exterioară scade la -15–20°C, această cifră scade brusc la doar două.

Pompa de căldură produce performanțe optime de încălzire la temperaturi exterioare de -10...+10 grade Celsius, deci consumă până la ¾ din energia termică de pe stradă

La calculul încălzirii aerului trebuie luate in considerare:

• izolarea termică și izolarea spațiilor;
• suprafața camerelor;
• numărul de persoane care locuiesc în cabană;
• conditiile climatice generale ale zonei in care se afla casa.

Pentru majoritatea caselor, este nevoie de aproximativ 0,7 kW de putere a pompei de căldură pentru fiecare zece metri pătrați. Dar totul aici este destul de arbitrar. Dacă tavanele sunt mai mari de 2,7 m sau pereții și ferestrele sunt prost izolați, atunci va fi necesară mai multă căldură.

Există mulți producători de pompe de căldură aer-aer atât în ​​Asia, cât și în Europa.

Sistemele au recenzii bune de la Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Purtător, Aertec, Panasonic Și Toshiba. Aproape toate modelele lor sunt adaptate condițiilor interne de funcționare și s-au dovedit bine.

Chiar și cu supratensiuni, acestea nu se rup și continuă să funcționeze corect după pornirea curentului.

Prețul pompelor de căldură cu aer în funcțiune variază de la 90 la 450 de mii de ruble. Aici, multe depind nu numai de puterea unității, ci și de funcționalitatea suplimentară și țara de fabricație.

Modelele selectate completează:

• filtre pentru purificarea si dezinfectarea aerului;
• încălzitoare de rezervă;
• generatoare electrice;
• module GSM pentru managementul sistemului;
• ionizatoare și ozonizatoare.

Practica arată că la înghețurile sub -15 ° C, încăperile încălzite numai de o pompă de căldură-aer se răcesc. Și fără un încălzitor suplimentar, camerele, sincer, nu miros confortabil.

Cu toate acestea, în regiunile sudice, unde astfel de înghețuri sunt rare, HP este destul de eficient și mai mult decât justifică banii cheltuiți prin economisirea resurselor energetice.

Făcut în casă dintr-un frigider vechi

Este destul de dificil să asamblați o pompă de căldură aer-aer de la compresoare și condensatoare individuale fără cunoștințe de inginerie specializate. Dar pentru o cameră mică sau o seră, puteți folosi un frigider vechi.

Cea mai simplă pompă de căldură cu aer poate fi făcută dintr-un frigider prin extinderea unei conducte de aer din stradă și agățarea ventilatorului pe grila din spate a schimbătorului de căldură.

Pentru a face acest lucru, trebuie să faceți două găuri în ușa din față a frigiderului. Prin primul, aerul stradal va intra in congelator, iar prin cel de-al doilea inferior va fi evacuat inapoi in strada.

În același timp, în timpul trecerii sale prin camera interioară, va degaja o parte din căldura prezentă în ea către freon.

De asemenea, puteți monta pur și simplu mașina de refrigerare în perete cu ușa deschisă spre exterior și schimbătorul de căldură din spate în cameră. Dar trebuie luat în considerare faptul că puterea unui astfel de încălzitor va fi mică și consumă multă energie electrică.

Aerul din cameră este încălzit de un schimbător de căldură situat în spatele frigiderului. Cu toate acestea, o astfel de pompă de căldură poate funcționa numai la temperaturi exterioare nu mai mici de plus cinci Celsius.

Aceste aparate de uz casnic sunt destinate exclusiv utilizării în interior.

Într-o cabană mare, sistemul de încălzire cu aer va trebui completat cu canale de aer care distribuie aerul cald uniform în toate camerele.

Instalarea unei pompe de căldură aer-aer este extrem de simplă. Este necesar să instalați blocurile externe și interne și apoi să le conectați unul la altul cu un circuit cu lichid de răcire.

Prima parte a sistemului este instalată în aer liber: direct pe fațadă, acoperiș sau lângă clădire. Al doilea din casa poate fi amplasat pe tavan sau pe perete.

Este recomandat să instalați unitatea exterioară la câțiva metri de intrarea în cabană și departe de ferestre; nu uitați de zgomotul produs de ventilator.

Iar cel intern este instalat astfel încât fluxul de aer cald din acesta să se răspândească uniform în întreaga cameră.

Dacă intenționați să încălziți o casă cu mai multe camere pe etaje diferite folosind o pompă de căldură aer-aer, va trebui să instalați un sistem de conducte de ventilație cu aer forțat.

În acest caz, este mai bine să comandați proiectul de la un inginer competent, altfel puterea încălzitorului ar putea să nu fie suficientă pentru toate spațiile.

Contorul de energie electrică și dispozitivul de protecție trebuie să poată rezista la sarcinile de vârf generate de pompa de căldură. Când există o pușcă de frig brusc afară, compresorul începe să consume energie electrică de multe ori mai mult decât de obicei.

Cel mai bine este să instalați o linie de alimentare separată de panoul de distribuție pentru un astfel de încălzitor de aer.

O atenție deosebită trebuie acordată instalării conductelor de freon. Chiar și cele mai mici așchii din interior pot deteriora echipamentul compresorului.

Nu te poți lipsi de abilitățile de lipit cu cupru aici. În general, umplerea cu agent frigorific ar trebui să fie încredințată unui profesionist pentru a evita problemele cu scurgerile de agent frigorific ulterior.

Instrucțiunile pas cu pas pentru realizarea unei pompe de căldură dintr-un frigider sunt descrise în Acest articol.

Concluzii și video util pe această temă

Principiul de funcționare al sistemului de separare termică aer-aer:

Pompă de căldură cu aer în sistemul de încălzire al unei case cu două etaje:

Aer condiționat cu invertor sau pompă de căldură cu aer - care este mai bine?

Pompele de căldură aer-aer sunt dispozitive extrem de eficiente. Sunt ușor de întreținut, convenabil de utilizat și economice.

Acum există o gamă largă de sisteme similare la vânzare; puteți alege o instalație de încălzire pentru orice casă. Trebuie doar să-i calculați corect puterea, apoi va servi eficient timp de mulți ani.

Ce părere aveți despre eficiența și fezabilitatea utilizării pompelor de căldură aer-aer? Împărtășiți-vă părerea, lăsați feedback cu privire la utilizarea unităților și puneți întrebări. Formularul de comentarii se află mai jos.