Воздушный тепловой насос - принцип действия

1. Как работает воздушный тепловой насос? Тепловой насос воздух-вода (или, точнее, воздушно-водяной...
2. Что означают обычно используемые термины «сплит» и «моноблок»?
3. Какова цель теплового насоса с электрическим нагревателем?
4. Может ли воздушный / водяной тепловой насос быть единственным отопительным устройством в здании?
5. Можно ли установить воздушный тепловой насос в каждом доме?
6. Можно ли использовать воздушные тепловые насосы для охлаждения дома?
7. На что следует обратить внимание при выборе теплового насоса типа воздух-вода?
8. На что следует обратить внимание при установке воздушного / водяного насоса?

Как работает воздушный тепловой насос?

Тепловой насос воздух-вода (или, точнее, воздушно-водяной насос) - это тепловой насос, который использует неограниченный атмосферный воздух в качестве нижнего источника - среды, из которой извлекается тепло. Как и другие тепловые насосы, в бытовых отопительных установках он может играть ту же роль, что и угольный, газовый или электрический котел, и, таким образом, служить для подачи тепла в систему центрального отопления (центральное отопление) и для приготовления горячей технической воды (горячей технической воды).

Многие модели воздушных / водяных насосов также можно использовать для охлаждения здания в течение лета, а затем выполнять функцию кондиционера. Кроме того, популярность маломощных маломощных тепловых насосов , предназначенных только для приготовления горячей технической воды, в последнее время быстро растет. В этом случае, помимо атмосферного воздуха, доступного за пределами здания, воздух, выходящий из дома через систему вытяжной вентиляции, часто используется в качестве источника тепла. Это способ использования тепловой энергии, содержащейся в этом воздухе, который конкурирует с рекуперацией.

Может ли воздушный тепловой насос работать в нашем климате?

Современные тепловые насосы этого типа могут работать эффективно (что означает, что количество тепла, подаваемого в систему отопления, выше, чем потребляемая электроэнергия) при внешней температуре -15, -20 или даже -25 ° C, в зависимости от конструкции. , Более того, при температуре около -10 ° C коэффициент энергоэффективности COP большинства современных моделей составляет от 2 до 3, что означает, что насос передает в два или три раза больше тепла, чем это было бы в результате потребления электроэнергии.

Они могут быть не такими выгодными, как в случае наземных или водяных тепловых насосов, но мы не должны забывать, что для нас, пользователей, наиболее важной является экономическая эффективность инвестиций в насос, которая существенно отличается от эффективности устройства, обусловленной физическими показателями и техническими параметрами. ,

Воздушный насос не требует строительства нижнего источника тепла, его установка не обусловлена ​​наличием большого участка (нет необходимости его разрушать) или доступа к грунтовым или поверхностным водам, пригодным для использования, и нет необходимости в дорогостоящих земляных работах. Нет риска неправильного определения размеров нижнего источника или реализации ошибок. Установка занимает всего 1-2 дня, а общие затраты (устройства плюс рабочая сила) на данный момент находятся на уровне 20-40 тысяч. злотых.

В дополнение к эффективности, аспект устойчивости инвестиций также имеет большое значение. В случае воздушного теплового насоса нет риска разгерметизации или заиления воздуховодов, а также риска ухудшения его параметров с течением времени (например, из-за снижения уровня грунтовых или поверхностных вод). Любые проблемы, связанные с его регенерацией, также теряются. У нас всегда есть воздух в изобилии!

Воздушный тепловой насос и программа «Чистый воздух» - АРГУМЕНТЫ

Вместо угольного котла - воздушный тепловой насос!

5 вопросов о воздушном тепловом насосе

Что означают обычно используемые термины «сплит» и «моноблок»?

Тепловые насосы типа воздух-вода можно разделить на две группы, принципиально отличающиеся по конструкции.

Моноблочные насосы - это компактные устройства, которые содержат все необходимые компоненты в одном корпусе: компрессор, конденсатор, испаритель с вентилятором, расширительный клапан и циркуляционный насос , Они обычно предназначены для установки вне здания, с которой они соединены трубами, передающими тепло в систему центрального отопления (также возможно, что насос расположен в здании, а воздух всасывается, а затем выбрасывается с помощью соответствующих проводов снаружи, но он в основном используется для насосов малой мощности, используемых для приготовления горячей воды). В здании дополнительно устанавливается буферный резервуар для отопления.

Сплит насосы - это устройства, в которых компоненты разделены между двумя блоками: внешним и внутренним. В первом из них есть вентилятор, испаритель, компрессор и расширительный клапан. Во втором - конденсатор и циркуляционный насос

Оба решения имеют свои преимущества и недостатки. Моноблочные насосы очень просты в установке, поскольку они заполнены хладагентом уже на заводе. Следовательно, установщик не должен обладать соответствующей квалификацией и квалификацией (так называемый квалификационный сертификат в области контролируемых веществ, обычно называемый правами охлаждения), фактически ему даже не нужно знать об холодильном оборудовании. Его задача состоит в том, чтобы разместить насос снаружи здания и провести кабели, передающие тепло в систему центрального отопления.

Еще одним преимуществом моноблочных насосов является беспроблемное размораживание испарителя. В случае обледенения 4-ходовой клапан в холодильном модуле направляет горячую рабочую среду прямо из компрессора в испаритель, что делает процесс размораживания очень коротким и приводит к небольшой потере энергии.

Единственная серьезная проблема связана с необходимостью защитить водопроводные трубы (отвод тепла в здание) от замерзания в ситуации, когда при температурах замерзания насос перестанет работать, например, из-за отключения электроэнергии. Многие производители не видят этой проблемы, но это реальная угроза в польском климате. Наиболее распространенным решением является заполнение отопительного контура насоса незамерзающей жидкостью (обычно раствором гликоля) и установка дополнительного пластинчатого теплообменника между отопительным контуром теплового насоса и установкой водяного центрального отопления.

Сплит тепловые насосы должны быть заполнены хладагентом во время установки, что требует от сборочной команды гораздо более высокой квалификации. Их легче транспортировать, и нет риска замерзания кабелей, соединяющих оба блока, поскольку в них циркулирует хладагент. Кроме того, тепловые потери немного ниже, поскольку они проходят почти напрямую от конденсатора к установке центрального отопления или аккумулированию тепла.

Какова цель теплового насоса с электрическим нагревателем?

Электрический нагреватель (или, альтернативно, электрический проточный водонагреватель) используется для облегчения размораживания ледяного испарителя и работы насоса в режиме обогрева в чрезвычайно неблагоприятных погодных условиях.

Размораживание испарителя с помощью нагревателя позволяет быстро вернуть насос к нормальной работе, что, в свою очередь, повышает его эффективность. Кроме того, он работает, когда количество тепла, поставляемого насосом, не удовлетворяет энергетические потребности здания или в ситуации высокой потребности в горячей воде (охлаждение резервуара). Соответствующая конфигурация регулятора, который контролирует активацию и деактивацию нагревателя (нагреватель), имеет ключевое значение для экономичной работы насоса. Доля обогревателя в удовлетворении потребности в тепле не должна превышать 10% в год, иначе будет сложно говорить о значительной прибыли от использования теплового насоса.

Может ли воздушный / водяной тепловой насос быть единственным отопительным устройством в здании?

Да, но это не подходящее решение, и даже без учета того факта, что зависимость от одного нагревательного устройства (которое всегда может выйти из строя) является рискованной в нашем климате.

Подавляющее большинство производителей рекомендует устанавливать воздушный насос с производительностью до 80% от максимальной потребности в тепле (мощность, требуемая во время сильных морозов) и обеспечивать его поддержку от другого источника тепла - газового, масляного или угольного котла или даже камина. Благодаря соответствующей параметризации контроллеров нагревательных приборов или сознательной пользовательской активности (например, включение огня в камине) вы можете обогревать дом с помощью этого источника тепла, который в настоящее время является самым дешевым (с учетом фактической, реальной эффективности теплового насоса).

В зависимости от способа использования теплового насоса существует четыре режима работы.

Одновалентный режим означает, что насос покрывает 100% потребности в тепле для отопления здания, поэтому никакое другое отопительное устройство не требуется. Таким образом, тепловые насосы грунт / вода (вода / вода) обычно работают в новых зданиях с высокими стандартами энергии. В случае воздушно-водяного насоса это решение практически нереально из-за значительного снижения мощности нагрева насоса в периоды заморозков.

Если мы хотим остаться в насосе этого типа, мы выбираем так называемый Моноэнергетический режим , при котором насос поддерживается встроенным нагревателем (проточным нагревателем) или отдельным электрическим котлом. Как уже упоминалось, это решение эффективно, когда насос покрывает не менее примерно 90% годовой потребности в тепле.

Альтернативный двухвалентный режим обеспечивает гораздо лучшие экономические результаты. Это означает, что когда эффективность насоса значительно падает, в этой ситуации его заменяет более эффективный источник тепла. Обычно мы говорим о работе в этом режиме в случае поддержки насоса газовым, масляным или твердотопливным котлом. В этом случае насос обычно покрывает от 60 до 80% годовой потребности в тепле.

Двухвалентный параллельный режим еще более выгоден, но это возможно только тогда, когда насос поддерживается нагревательным устройством, которое гибко регулирует мощность нагрева в соответствии с потребностями, например, газовым конденсационным котлом. В этом режиме оба устройства работают параллельно от определенной наружной температуры, чем ниже температура, тем больше доля котла (она достигает 100%, когда затраты тепловой энергии от насоса превышают затраты тепла, полученные от котла).

В двухвалентном режиме момент включения второго источника тепла определяется контроллером в зависимости от требуемой мощности нагрева и эффективности работы теплового насоса при определенной температуре наружного воздуха. Современные контроллеры могут учитывать текущие цены на электроэнергию в разных часовых поясах и, например, цену на газовое топливо.

Можно ли установить воздушный тепловой насос в каждом доме?

Инвестиция будет в высшей степени оправдана, если будут выполнены два условия:

• здание утеплено до степени, соответствующей по крайней мере современным строительным нормам;
• В нем был установлен водяной обогрев поверхности, что в основном означает пол с подогревом.

Первый из них не подлежит обсуждению, и по этой причине тепловые насосы обычно устанавливаются в новых или модернизированных домах. В плохо изолированном это не имеет смысла - лучше начать с уменьшения потребности в тепле, а затем настроить систему отопления в соответствии с новой ситуацией.

Второе условие следует рассматривать как необязательное. В случае с новым домом наилучший вариант действий, безусловно, заключается в том, чтобы согласовать его с отоплением тепловым насосом уже на этапе строительства. Это означает не только установку поверхностного нагрева, но и его конструкцию, так что подача горячей воды с температурой до 40 ° C позволяет обеспечить тепловой комфорт без проблем. Это будет стоить немного больше, чем установка стандартной системы подогрева пола, обычно рассчитанной на подачу воды при температуре 45-50 ° C, но при работе теплового насоса, в частности воздуха, дополнительные расходы быстро окупятся с процентами.

С другой стороны - оговорка касается главным образом модернизации существующих зданий - взаимодействие насоса с системой подогрева пола не является абсолютно необходимым. Прежде всего - уже есть модели насосов, которые позволяют питать нагреватели (хотя работа теплового насоса в природе предполагает, что такая система не может быть столь же эффективной, как в случае поверхностного нагрева).

Второе - проблему отсутствия напольной решаемости можно несколькими способами, в том числе монтаж потолка для обогрева поверхности (это приводит к снижению потолка всего на 3 см) или к стене, или к использованию фанкойлов, или к конвекторным нагревателям, вызванным циркуляцией воздуха вентилятора, которые могут выделять много тепла в окружающую среду даже при низкой температуре нагрева воды.

Можно ли использовать воздушные тепловые насосы для охлаждения дома?

Да, это вытекает непосредственно из их конструкции - достаточно изменить направление теплового потока, для чего с технической точки зрения достаточно четырехходового клапана, чтобы насос стал кондиционером. Большинство производителей предлагают модели, которые позволяют это. В этом режиме работы хладагент забирает тепло из воды в системе отопления, а затем рассеивается в воздухе снаружи здания. Холодная вода в системе, конечно, охлаждает помещение, если оно установлено на поверхности или оснащено фанкойлами. Если тепловой насос питает радиаторы даже с достаточно большой площадью поверхности, то в режиме охлаждения нет никаких шансов, что он будет достаточно эффективным.

Наружный блок (1) соединен с наружным блоком (2) линиями хладагента (R410A). По сравнению с режимом нагрева поток хладагента изменяется в режиме охлаждения, а функция между испарителем и конденсатором изменяется, то есть испаритель становится конденсатором (4), а конденсатор становится испарителем (7). Охлаждающая вода (например, из фанкойлов или воздухоохладителя) отдает тепло в испарителе (7) и охлаждается хладагентом. Хладагент повышает температуру в испарителе (7), испаряется и проходит через 4-ходовой клапан (6) к компрессору (3). После повышения температуры и давления хладагент охлаждается в конденсаторе (4) и расширяется в расширительном клапане (5), возвращается в испаритель (7) для отвода тепла от охлаждающей воды (рис. Hewalex) По сравнению с режимом нагрева поток хладагента изменяется в режиме охлаждения, а функция между испарителем и конденсатором изменяется, то есть испаритель становится конденсатором (3), а конденсатор - испарителем (6). Охлаждающая вода (например, из фанкойлов или воздухоохладителя) отдает тепло в испарителе (6) и охлаждается хладагентом, который при повышении температуры испаряется и течет через 4-ходовой клапан (5) к компрессору (2). После повышения температуры и давления он охлаждается в конденсаторе (3) и расширяется в расширительном клапане (4), возвращается в испаритель (6) для отвода тепла от охлаждающей воды (рис. Hewalex)

На что следует обратить внимание при выборе теплового насоса типа воздух-вода?

При выборе теплового насоса типа воздух / вода наиболее важными являются мощность обогрева и КПД устройства, а также соотношение этих значений к цене, то есть стоимости киловатт мощности и стоимости единицы КС. Эти два показателя будут определять экономическую эффективность инвестиций. Однако это еще не все.

Прежде чем выбрать насос, необходимо подумать о планируемом способе его использования, поскольку он зависит от того, насколько важными для нас будут минимальная рабочая температура и способность работать с другими источниками тепла. Если устройство должно работать в моноэнергетическом режиме, то обязательно будет указан встроенный электрический нагреватель, в свою очередь, если он работает в двухвалентном режиме, нагреватель не нужен, но автоматическая ответственность за правильное взаимодействие с котлом или камином имеет ключевое значение.

Важным вопросом также являются требования к поставке электроэнергии. Тепловые насосы могут питаться однофазным или трехфазным током. Для более сильных (примерно от 15 кВт) обычно требуется трехфазный, в то время как меньшие доступны в обеих версиях. Хотя теоретически лучшим выбором является трехфазный насос, если мы намереваемся использовать устройство в зоне, где часто возникают проблемы с электроснабжением, будет более практичным использовать однофазную (поскольку для обогрева дома достаточно только одной фазы, в противном случае вероятность отказа или остановки ниже) из-за так называемой потери фазы).

На что следует обратить внимание при установке воздушного / водяного насоса?

Это намного проще, чем для наземных тепловых насосов, потому что установка нижнего источника сводится к установке наружного блока с испарителем и вентилятором. Тем не менее, стоит вспомнить несколько основных вопросов. Для правильной работы насосу необходим свободный доступ к атмосферному воздуху. Внешний модуль требует настенного монтажа или установки на ровной и горизонтальной поверхности, предпочтительно на фундаменте, возле стены здания. Рекомендуется устанавливать его со «солнечной» стороны. Следует обеспечить, чтобы вибрации не перемещались внутри здания.

В случае настенного монтажа насос не следует устанавливать на стене, например в спальне. Метод сборки также должен гарантировать легкий доступ во время работ по техническому обслуживанию. Абсолютно необходимо соблюдать расстояние от здания, указанное в инструкции по установке. Также хорошо построить крышу, защищающую насос от снега и дождя.

Во время работы в режиме обогрева воздух наружного блока охлаждается, поэтому в испарителе конденсируется влага, что при температуре ниже нуля приводит к образованию замерзания. Морозный слой создает дополнительное тепловое сопротивление и препятствует потоку воздуха, поэтому испаритель периодически размораживается, что приводит к стеканию большого количества воды. Убедитесь, что он дренирован, например, с помощью надлежащего дренажа (подстилки из гравия). Другой способ - слить воду канализационной трубой, но она должна иметь достаточно большой диаметр (не менее 100 мм) и должна быть снабжена нагревательным кабелем.

Адам Ямиолковски
Вступительное фото Vaillant

Похожие

Комментарии