Toplotna črpalka zrak-zrak: princip delovanja, zasnova, izbira in izračuni

Ali želite v svoj dom vgraditi konvektorsko ogrevanje, kjer se za ogrevanje hladilne tekočine uporablja toplotna črpalka zrak-zrak, ki omogoča občutne prihranke pri stroških ogrevanja? Strinjajte se, da je pridobitev polnega ogrevanja v podjetju s praktično brezplačno toplo vodo zelo mamljivo podjetje.

Ampak ne veste, kako zgraditi takšen sistem za ogrevanje prostorov na alternativni način in pridobivanje tople vode za gospodinjske potrebe?

Pomagali vam bomo rešiti to težavo - članek obravnava načelo delovanja in zasnovo črpalke. Takšen sistem bo moral porabiti energijo samo za delovanje kompresorja, glavna količina toplote pa bo preprosto odvzeta z ulice iz ozračja, za kar še nismo zahtevali plačila denarja.

Upoštevane so tudi prednosti njegove implementacije v sistem in bistvene slabosti. Posebna pozornost je namenjena izbiri in izračunu črpalke.

In za tiste, ki radi delajo vse z lastnimi rokami, predlagamo, da sami zgradite takšno črpalko z uporabo razpoložljivih materialov. V pomoč vam nudimo fotografsko gradivo in video priporočila o zasnovi in ​​delovanju zračne toplotne črpalke.

Značilnosti toplotne črpalke zrak-zrak

Vsaka toplotna črpalka sodi med opremo s področja alternativna energija. Jemlje toplotno energijo zračnih mas na ulici, iz okoliškega prostora v zaprtih prostorih, da z njo ogreje stanovanjske in nestanovanjske objekte.

Ne uporablja nobenih gorljivih goriv.

Zunanja toplotna črpalka (TN) zrak-zrak je podoben inverterski klimatski napravi, split sistem iz zunanjega in notranjega bloka.

In po principu delovanja bolj spominja na hladilnik, le da deluje "obratno". Toda za razliko od obeh je ta toplotna črpalka sposobna tako hladiti kot ogrevati zračne mase v hiši.

Toplotna črpalka črpa nizkocenovno toplotno energijo iz zunanje atmosfere in z njo segreva zrak v prostoru na prijetne temperature

Načelo delovanja in notranja struktura

Delovanje TČ zrak-zrak temelji na preprostem fizikalnem pojavu termodinamike – ko tekočina izhlapeva, ohladi površino, s katere se razprši. Enak učinek na primer pokaže para nad skodelico vročega čaja.

Navadni hladilnik deluje po tem principu. V njem so cevi, skozi katere pod visokim pritiskom kroži hladilno sredstvo. Odvzema toploto iz notranjosti zamrzovalnika in postane nekoliko toplejša.

Nato se zbrana toplota skozi toplotni izmenjevalnik (rešetka na zadnji strani hladilnika) sprosti v zrak prostora.

Pozimi toplotna črpalka zrak-zrak ogreva zrak v prostoru, poleti pa ga lahko ohladi

In da se hladilno sredstvo ohladi na delovne temperature, se stisne v kompresorju. Poleg tega med delovnim ciklom freon znotraj sistema kompresor-kondenzator-uparjalnik nenehno spreminja iz plinastega v tekoče in nazaj.

Toplotna črpalka zrak deluje na popolnoma enak način. Le toploto jemlje z ulice in ne iz zaprtega zamrzovalnika. Tudi če je zunaj mraz, je v ozračju še vedno veliko toplotne energije.

Toplotna črpalka za proizvodnjo toplote potrebuje samo energijo, porabljeno za delovanje kompresorja. Diagram podrobno prikazuje postopek prenosa toplote

Toplotno črpalko zrak-zrak sestavljajo naslednji elementi:

• kompresor;
• uparjalnik s prisilnim ventilatorjem;
• ekspanzijski ventil;
• bakrene cevi za črpanje freona med ulico in hišo;
• kondenzator z ventilatorjem, ki dovaja ogret zrak v prostor.

Prvi trije elementi sestavljajo zunanjo enoto, zadnji pa sodi v notranji del toplotne črpalke. Toplotno izolirane bakrene cevi so namenjene neprekinjenemu gibanju hladilne tekočine med temi moduli split sistema.

Gibanje freona v toplotni črpalki poteka v začaranem krogu, zaradi česar se ta nenehno krči in širi.

Algoritem delovanja toplotne črpalke zrak-zrak je naslednji:

1. Ventilator sesa zunanji zrak v zunanjo enoto in ga potiska skozi rebra zunanjega uparjalnika. Freon, ki kroži skozi toplotni izmenjevalnik, absorbira v njem razpoložljivo toplotno energijo, pri tem pa prehaja v plinasto stanje.
2. Plin nato vstopi v kondenzator, kjer se stisne. Nato se skozi bakrene cevi prečrpa do notranje enote.
3. V kondenzatorju, ki se nahaja v hiši, se plin spremeni nazaj v tekočino, ki prenaša toploto na notranji zrak.
4. Nato se presežni tlak sprosti skozi ekspanzijski ventil in tekoči freon se ponovno pošlje v primarni uparjalnik.

Temperatura freona, ki vstopa v zunanjo enoto, je vedno nižja od temperature okolice. Zato vedno jemlje toploto iz ozračja.

Toda stopnja "hlajenja" hladilne tekočine v sistemu je stalna, zunanja temperatura pa nenehno niha.Zaradi tega pri hudih zmrzali TN izgubi svojo učinkovitost.

Kroženje hladilne tekočine toplotne črpalke zrak-zrak: 1. stisne jo kompresor, 2. kondenzira v toplotnem izmenjevalniku in pri tem odda toploto, 3. vstopi v zunanji toplotni izmenjevalnik v obliki tekočine, 4. tam izhlapi, pri čemer med izhlapevanjem zajame toplotno energijo zunanjega okolja, 5. se ponovno vrne v kondenzator

Za povečanje moči toplotne črpalke sta površini kondenzatorja in uparjalnika čim večji. In za nemoteno delovanje pozimi je zunanji izmenjevalnik toplote opremljen z lastnim sistemom odmrzovanja.

Prednosti in slabosti zračne toplotne črpalke

Vsak tehnično zapleten sistem ima svoje prednosti in slabosti. Oglasni prospekti so eno, v resnici pa lastniki toplotnih črpalk tvegajo določene težave.

Enote za ogrevanje/hlajenje zrak-zrak so koristne iz več razlogov.

Glavne prednosti vključujejo:

• Vsestranskost. Sistemi omogočajo ogrevanje in hlajenje prostorov glede na namembnost prostora, potrebe in klimatsko sezono.
• Prijaznost do okolja. Omogočajo popolno opustitev kurjenja zemeljskega plina, premoga, drv itd., ki s produkti izgorevanja onesnažujejo naravno okolje.
• Enostaven za namestitev. Sestavljanje sistema iz tovarniško izdelanih komponent ni težko. Toplotno črpalko lahko zgradite sami iz razpoložljivih materialov.
• Požarna varnost. Proces pridobivanja toplote ne vključuje uporabe goriva. Tudi motnje v delovanju napeljave ne bodo povzročile požara.
• Varčno. Privlačni so zaradi visokega koeficienta toplotne prehodnosti ob minimalnih stroških (za 1 kW porabljene električne energije proizvedejo 4–5 kW toplote). Poleg tega se hitro poplačajo.
• Cenovna dostopnost. Cena tovarniško izdelanih sistemov omogoča skoraj vsakomur nakup toplotne črpalke. Namestitev, ki jo naredite sami, bo praktično brezplačna.
• Enostavnost uporabe. Tehnično najbolj zahtevna naprava v sistemu je kompresor, katerega vzdrževanje je težko kos. Pri tipični obremenitvi toplotnih črpalk kompresorji redko odpovejo pred časom, ki ga je obljubil proizvajalec.

Dovolj je organizirati ogrevanje v eni sobi namestite split sistem, obešanje zunanjega modula na fasado in konvektorja na notranjo steno. Za ogrevanje več prostorov boste morali namestiti kanale za distribucijo ogrevanega zraka.

Za vsak kilovat porabljene električne energije toplotna črpalka proizvede do pet kilovatov toplotne energije.

Vse krmiljenje toplotne črpalke zrak-zrak poteka z vgrajeno avtomatiko. Delovanju in konfiguraciji tega sistema vam ne bo treba posvetiti posebne pozornosti. Le zračne filtre boste morali redno čistiti in občasno menjati.

Med negativnimi stranmi toplotnih črpalk so:

• čeprav nepomemben, vendar še vedno hrup v ozadju;
• neposredna odvisnost učinkovitosti sistema od zunanje temperature;
• povečanje porabe energije, ko se zunaj ohladi;
• prah, ki nenehno visi v zraku zaradi neprekinjenega delovanja ventilatorja in konvekcije zraka v prostoru;
• odvisnost od napajanja (za neprekinjeno delovanje bo potreben generator).

Pri zunanjih temperaturah do -10°C vse deluje brezhibno, toplota, odvzeta z ulice, je povsem dovolj za ustvarjanje udobnih pogojev v hiši. Toda z nadaljnjim hlajenjem se učinkovitost rezalne črpalke zmanjša.

Če je koča zgrajena na območju s hladnim podnebjem in hudimi zmrzali pozimi, potem ne morete brez dodatnega kotla ali kamina.

V toplem podnebju se toplotna črpalka na zrak brez težav spopade z ogrevalnimi nalogami zasebnega doma, v hudih zmrzali pa dodaten vir toplote ne bo škodil.

Za ureditev zračnega ogrevanja Takšni sistemi so idealni. Minimalna poraba energije, napor pri namestitvi in ​​težave pri vzdrževanju. Ne morejo pa ogrevati vode. Če želite to narediti, boste morali dodatno namestiti kotel ali se povezati s centraliziranimi omrežji.

Toplotne črpalke zrak-zrak so optimalen način ogrevanja objektov iz lesa ali SIP. Takšni objekti imajo majhne toplotne izgube, zmogljivost zračne toplotne črpalke za ogrevanje pa je velika.

Poleti lahko za ogrevanje bazenske vode uporabimo toplotno črpalko zrak-zrak

Temeljne razlike od klimatske naprave

Navzven je toplotna črpalka zrak-zrak podobna gospodinjski klimatski napravi. Vendar ima svoje značilne oblikovne značilnosti in tehnične značilnosti.

Prva naprava se uporablja kot glavni vir ogrevanja, ki deluje vse leto. In drugi je bolj namenjen hlajenju zraka v poletni vročini.

Glavna funkcija toplotne črpalke je ogrevanje. Vendar pa je veliko modelov sposobnih tudi hlajenja zraka v zaprtih prostorih. Toda v tem načinu delovanja so bistveno slabše od klimatske naprave glede energetske učinkovitosti. To je precej skrajni primer njihove uporabe.

Po videzu sta si klimatska naprava in grelnik zraka podobna, vendar imata povsem različne namene in značilnosti delovanja

Po drugi strani pa mnogi inverterske klimatske naprave lahko ogreje zrak v zaprtih prostorih. Porabijo pa veliko več električne energije kot toplotne črpalke. Vsaka naprava ima svoj namen.

Uporaba TČ zrak-zrak je predvsem prehod na obnovljive vire energije.

Ti sistemi so kljub velikim začetnim vložkom denarja stroškovno učinkoviti. Znižanje računov za ogrevanje poplača vse začetne stroške.

Izbira in izračuni toplotne črpalke

Toplotna črpalka zrak-zrak bo učinkovita le, če bo pravilno izbrana. Vnaprej je treba izračunati njegovo moč glede na kvadraturo hiše. In šele nato poglejte cene različnih proizvajalcev.

Pri izračunih je uporabljen koeficient energetske učinkovitosti COP (razmerje med močjo HP in porabljeno energijo).

V "toplinjakih" pogosto doseže 4–5 točk, najsodobnejši modeli pa 7–8. Ko pa zunanja temperatura pade na -15–20 °C, ta številka močno pade na samo dve.

Toplotna črpalka zagotavlja optimalno ogrevanje pri zunanjih temperaturah -10...+10 stopinj Celzija, tako da odvzame do ¾ toplotne energije z ulice.

pri izračun ogrevanja zraka je treba upoštevati:

• toplotna izolacija in insolacija prostorov;
• površina prostorov;
• število ljudi, ki živijo v koči;
• splošne podnebne razmere območja, kjer se nahaja hiša.

Za večino domov potrebujemo približno 0,7 kW moči toplotne črpalke na vsakih deset kvadratnih metrov. Toda tukaj je vse precej poljubno. Če so stropi višji od 2,7 m ali so stene in okna slabo izolirani, bo potrebna večja toplota.

V Aziji in Evropi je veliko proizvajalcev toplotnih črpalk zrak-zrak.

Sistemi imajo dobre ocene od Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Nosilec, Aertec, Panasonic in Toshiba. Skoraj vsi njihovi modeli so prilagojeni domačim pogojem delovanja in so se dobro izkazali.

Tudi pri napetostnih sunkih se ne zlomijo in po vklopu električne energije še naprej delujejo pravilno.

Cena tekočih zračnih toplotnih črpalk se giblje od 90 do 450 tisoč rubljev. Tu je veliko odvisno ne le od moči enote, temveč tudi od dodatne funkcionalnosti in države proizvajalca.

Izbrani modeli dopolnjujejo:

• filtri za čiščenje in dezinfekcijo zraka;
• rezervni grelci;
• električni generatorji;
• GSM moduli za upravljanje sistema;
• ionizatorji in ozonizatorji.

Praksa kaže, da se pri zmrzali pod -15 ° C prostori, ogrevani samo s toplotno-zračno črpalko, ohladijo. In brez dodatnega grelnika sobe odkrito ne dišijo udobno.

Vendar pa je v južnih regijah, kjer so takšne zmrzali redke, HP precej učinkovit in več kot upravičuje porabljen denar z varčevanjem z energetskimi viri.

Domače iz starega hladilnika

Brez posebnega inženirskega znanja je težko sestaviti toplotno črpalko zrak-zrak iz posameznih kompresorjev in kondenzatorjev. Toda za majhno sobo ali rastlinjak lahko uporabite stari hladilnik.

Najpreprostejšo zračno toplotno črpalko lahko izdelamo iz hladilnika tako, da vanj razširimo zračni kanal z ulice in ventilator obesimo na zadnjo rešetko izmenjevalnika toplote.

Če želite to narediti, morate narediti dve luknji v sprednjih vratih hladilnika. Skozi prvo bo ulični zrak vstopil v zamrzovalnik, skozi drugo nižjo pa se bo izpustil nazaj na ulico.

Hkrati bo med prehodom skozi notranjo komoro del toplote, ki je v njej, oddal freonu.

Hladilni stroj lahko preprosto vgradite v steno z odprtimi vrati navzven, izmenjevalnik toplote pa zadaj v prostor. Vendar je treba upoštevati, da bo moč takšnega grelnika majhna in porabi veliko električne energije.

Zrak v prostoru ogreva toplotni izmenjevalnik na zadnji strani hladilnika. Takšna toplotna črpalka pa lahko deluje le pri zunanjih temperaturah, ki niso nižje od plus pet Celzija.

Ti gospodinjski aparati so namenjeni samo za uporabo v zaprtih prostorih.

V veliki koči bo treba sistem ogrevanja zraka dopolniti z zračnimi kanali, ki enakomerno porazdelijo topel zrak po vseh prostorih

Montaža toplotne črpalke zrak-zrak je izjemno enostavna. Potrebno je namestiti zunanje in notranje bloke, nato pa jih povezati med seboj s tokokrogom s hladilno tekočino.

Prvi del sistema se namesti na prostem: direktno na fasado, streho ali ob objektu. Drugi v hiši je lahko postavljen na strop ali steno.

Zunanjo enoto je priporočljivo namestiti nekaj metrov od vhoda v kočo in stran od oken, ne pozabite na hrup, ki ga proizvaja ventilator.

In notranji je nameščen tako, da se tok toplega zraka iz njega enakomerno razširi po prostoru.

Če nameravate hišo z več prostori v različnih nadstropjih ogrevati s toplotno črpalko zrak-zrak, boste morali vgraditi sistem prisilnih prezračevalnih kanalov.

V tem primeru je bolje naročiti projekt pri pristojnem inženirju, sicer moč grelnika morda ne bo zadostovala za vse prostore.

Števec električne energije in zaščitna naprava morata prenesti konične obremenitve, ki jih povzroča toplotna črpalka. Ko se zunaj nenadno ohladi, začne kompresor porabljati veliko več električne energije kot običajno.

Za takšen grelnik zraka je najbolje položiti ločen dovodni vod od razdelilne plošče.

Posebno pozornost je treba nameniti namestitvi freonskih cevi. Tudi najmanjši ostružki v notranjosti lahko poškodujejo kompresorsko opremo.

Tukaj ne morete storiti brez veščin spajkanja bakra. Na splošno je treba polnjenje hladilnega sredstva zaupati strokovnjaku, da se izognete kasnejšim težavam s puščanjem hladilnega sredstva.

Navodila po korakih za izdelavo toplotne črpalke iz hladilnika so opisana v Ta članek.

Zaključki in uporaben video na to temo

Načelo delovanja toplotnega split sistema zrak-zrak:

Zračna toplotna črpalka v ogrevalnem sistemu dvonadstropne hiše:

Inverter klimatska naprava ali zračna toplotna črpalka - kaj je bolje?

Toplotne črpalke zrak-zrak so visoko učinkovite naprave. So enostavni za vzdrževanje, priročni za uporabo in ekonomični.

Zdaj je v prodaji ogromna ponudba podobnih sistemov, izberete lahko ogrevalno napravo za vsak dom. Samo pravilno morate izračunati njegovo moč, potem bo učinkovito služil več let.

Kaj menite o učinkovitosti in izvedljivosti uporabe toplotnih črpalk zrak-zrak? Delite svoje mnenje, pustite povratne informacije o uporabi enot in postavljajte vprašanja. Obrazec za komentar se nahaja spodaj.