Тепловий насос типу повітря-повітря

Підтримка оптимальної температури в приміщенні є обов’язковою умовою для комфортного проживання в будинку. При створенні автономної системи опалення постає питання про вибір ефективного і найменш витратного способу підтримки тепла.

Традиційним варіантом вважається установка котла і створення водяного опалення. Але існують і альтернативні способи підтримки температури, в тому числі повітряний тепловий насос або опалення кондиціонером. Такий підхід дозволяє обійтися без дорогої підготовки і установки класичних радіаторів.

Принцип роботи теплових насосів

Такі агрегати за механізмом дії схожі з геотермальними тепловими установками. Принцип дії теплових насосів і кондиціонерів з можливістю обігріву повітря полягає в отриманні енергії з охолоджених повітряних мас. Навіть при низькій температурі повітря в ньому розсіяна енергія від предметів, тепловий насос або кондиціонер з функцією обігріву просто акумулює енергію з зовнішніх повітряних мас і передає її для обігріву приміщення.

  • Зовнішній накопичувач;
  • Внутрішній устрій передачі тепла.

Вентилятор зовнішнього блоку нагнітає повітря в камеру випарника, в якій зібране тепло йде на нагрів холодоагенту або теплоносія. Оптимальним варіантом є застосування речовин з мінусовою температурою випаровування, наприклад, фреонів. Далі газоподібний холодоагент подається в компресорний блок, де стискається до певного тиску. За рахунок роботи стиснення температура теплоносія істотно підвищується.

У внутрішньому блоці встановлений конденсатор, в якому газоподібний холодоагент віддає тепло повітрю і переходить в рідкий стан. Теплоємність повітря велика, тому холодоагент швидко віддає енергію і надходить для збору нової порції тепла. Після скидання тиску фреон знову надходить у зовнішній блок, де цикл роботи повторюється. Якщо згадати термодинаміку, то принцип роботи теплових насосів повторює класичний цикл Карно.

Серед сучасних моделей існує два різновиди таких агрегатів:

  1. Теплові насоси повітря-повітря;
  2. Тепловий насос повітря-вода.

У першому випадку для акумуляції енергії використовується холодоагент, який передає зібране тепло для нагріву повітря в приміщенні. Другий варіант передбачає нагрів води і подачу її в класичну систему водяного опалення. З урахуванням втрат і ефективності нагріву теплоносія опалення повітря-повітря має великий КПД. Але система повітря-вода може використовуватися для гарячого водопостачання.

Часто подібний принцип роботи закладається в кондиціонерах. Повітряні насоси, що працюють за принципом повітря-повітря, використовують той же механізм дії, тільки в зворотному напрямку. Тому налаштувати систему охолодження на обігрів будинку не складає труднощів. Такий агрегат називається кондиціонер повітря-повітря.

Використання повітря в якості теплоносія

Щоб обігрівати будинок повітрям необхідно виконати ряд підготовчих робіт. Перший блок включає установку повітрозабірника з потужним вентилятором. Монтаж проводиться на вулиці в безпосередній близькості від стін будинку. Для установки вибирається місце з хорошим проходженням повітряних мас.

Внутрішній блок встановлюється в приміщенні навпроти зовнішнього пристрою. Чим менше відстань між частинами агрегату, тим менше втрачається тепло при передачі повітря від накопичувача до розподільника.

Монтаж повітроводів, що забезпечують роботу установки, проводиться за кількома схемами:

  • Укладання труб під землею;
  • Установка трубопроводів через стіну.

Зовнішні труби необхідно ретельно утеплити, інакше втрати при подачі повітря знизять ефективність роботи агрегату. Всередині будинку створюється система трубопроводів для подачі нагрітого повітря. Після складання всіх блоків агрегату в єдину установку система опалення вважається готової до використання.

Сучасні охолоджуючі системи випускаються з можливістю використання зворотного процесу, який передбачає не відводять, а передачу тепла повітрю в приміщенні. Ось чому кондиціонер взимку на обігрів працює з не менш високою ефективністю, ніж влітку на охолодження повітря.

Самостійне виготовлення пристрою

Створення теплового насоса полягає в зборі його блоків в єдиний агрегат. Основними елементами пристрою є:

  • Зовнішній блок випаровування холодоагенту;
  • Внутрішній блок конденсації і нагрівання повітря;
  • компресор;
  • вентилятор,
  • Система повітропроводів.

При виготовленні випарника важливим блоком робіт є створення теплообмінника, по якому циркулює холодоагент. Теплообмінник являє собою змійовик з мідної трубки малого перетину. Носієм для змійовика може служити циліндр або відпрацьований газовий балон. Чим більше витків міститься в теплообміннику, тим ефективніше відбувається забір енергії з повітря, що поступає. Для забезпечення рівного відстані між кільцями змійовика використовують шаблон або рейку.

Виготовлений теплообмінник поміщають в полімерний бачок об’ємом від 150 л з вирізаними отворами для циркуляції зовнішнього повітря. Можна використовувати ємність меншого обсягу, але ефективність роботи холодоагенту при цьому зменшується.

Конденсатор виготовляється за тим же принципом. З урахуванням роботи блоку з холодоагентом під тиском і зміни температури повітря, що поступає в якості ємності береться металевий бак. У нього вставляється аналогічний змійовик, і виготовляються отвори для циркуляції теплоносія. Для роботи з металом знадобиться зварювальний апарат.

Виготовити компресор своїми руками вкрай складно, тому краще придбати новий або зняти пристрій зі старого кондиціонера. Після збору блоків агрегату в єдиний пристрій проводиться заправка холодоагенту і підключення внутрішнього воздуховода. Для заправки фреону слід викликати майстра по ремонту холодильників і систем кондиціонування. Самостійне виконання цієї роботи може призвести до отруєння. Для зв’язку блоків агрегату в єдину систему часто використовують гнучкий утеплений повітропровід або пластикові повітроводи з додатковим утепленням.

Створення повітряної системи опалення

Після складання устаткування потрібно розвести повітроводи і блоків подачі теплого повітря по дому. Створення трубопроводу на етапі будівництва дозволяє зберегти простір стін, а також прибрати елементи трубопроводу під підвісними стелями.

Нагріте повітря з конденсатора проходить через фільтри і подається в центральний воздуховод. Для виготовлення конструкції подачі теплого повітря використовують наступні типи труб:

  • Гофровані повітроводи для вентиляції;
  • Повітроводи круглого перерізу з оцинкованої сталі;
  • Пластиковий круглий воздуховод;
  • Прямокутні повітропроводи з оцинковки.

При подачі в трубопровід до нагрітого теплоносія через припливну вентиляцію подається невелика кількість свіжого повітря.

Прямокутний повітропровід з оцинкованої сталі підходить для створення центрального трубопроводу. Для виконання відводів до місць подачі теплого повітря краще використовувати гнучкий гофрований повітропровід. Його еластичність дозволяє виконувати прокладку труб по стінах і кутах без використання додаткових перехідників.

На місцях виведення теплого повітря встановлюються вентиляційні алюмінієві решітки з додатковим фільтром. З урахуванням змішування нагрітого і зовнішнього повітря в потоці зустрічаються пил і зважені частинки, захоплені з вулиці.

Всі елементи повітропроводів слід додатково ізолювати. В цьому випадку знижуються втрати тепла і навантаження на оздоблювальні матеріали стелі і стін. Для розведення трубопроводу знадобляться спеціальні ножиці по металу, кріплення для оцинкованої сталі, алюмінієвий армований скотч для ізоляції стиків і набір інструментів для кріплення труб.

Застосування теплового насоса може стати альтернативою класичним котлам і водяного опалення. З урахуванням ефективності обладнання по тепловіддачі таке опалення економічно доцільно і дозволяє скоротити трудомісткість на етапі установки.

Мінусом теплових насосів є зниження ККД при зниженні температури зовнішнього повітря.

Ссылка на основную публикацию