Обзор системы теплового насоса типа воздух-воздух: «кондиционер на обогрев»

15.12.2015 22:15

Среди вариантов альтернативного отопления тепловой насос воздух воздух считается наиболее эффективным и наименее затратным. Для такой системы не нужно сложных работ по выемке грунта или бурению специальных скважин снаружи, или по установке дорогостоящих радиаторов традиционного водяного отопления внутри дома. При желании и определенной сноровке такой тепловой насос можно сделать самостоятельно, сэкономив сумму, эквивалентную паре тысяч долларов.

Как работает воздушный тепловой насос?

Человеку, мало знакомому с физикой и термодинамикой, идея воздушного теплового насоса может показаться абсурдной. Неужели действительно при температуре наружного воздуха значительно ниже нуля можно нагреть воздух в доме до приемлемого уровня? Это действительно возможно, вот почему промышленные модели самых разнообразных тепловых насосов продаются вполне успешно уже не первое десятилетие. Главный недостаток заводских моделей — очень высокая цена.

Обзор системы теплового насоса типа воздух-воздух: «кондиционер на обогрев»

Во всех объектах, окружающих человека, содержится некоторое количество тепловой энергии. Даже при 20 градусах мороза в воздухе имеется низкопотенциальная тепловая энергия. Воздушный тепловой насос собирает эту рассеянную энергию и, образно говоря, концентрирует ее, нагревая затем теплоноситель. В нашем случае для отопления будут использоваться опять же потоки воздуха, циркулирующие внутри дома

Важный элемент такой системы — хладагент, т. е. вещество, обладающее очень низкой температурой кипения и испарения. Чаще всего в этом качестве используют газ фреон, такой же, как в холодильнике или обычном кондиционере. Но если в этих устройствах хладагент отбирает тепло и передает его окружающей среде, то в тепловом насосе он собирает тепло, содержащееся в воздухе, и передает его в дом.

Описать цикл преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в высокопотенциальную можно следующим образом:

  • Вентилятор нагнетает наружный воздух в камеру с испарителем.
  • Находящийся внутри испарителя хладагент нагревается и переходит в газообразное состояние.
  • В виде газа хладагент поступает в компрессор и дополнительно нагревается, подвергаясь воздействию высокого давления.
  • Затем хладагент перемещается в конденсатор, где теряет полученную энергию и снова возвращается в жидкое состояние.
  • Полученное в результате тепло используется для обогрева дома.
  • Жидкий хладагент возвращается в испаритель.
  • Чтобы повысить эффективность работы устройства, на отрезке между конденсатором и испарителем рекомендуется использовать специальный дроссельный клапан. Этот цикл, получивший наименование обратного принципа Карно, повторяется снова и снова. Для автоматизации процесса в схему включают блок автоматического управления.

    Обзор системы теплового насоса типа воздух-воздух: «кондиционер на обогрев»

    На этой схема наглядно продемонстрирован принцип работы теплового насоса «воздух-воздух». Низкопотенциальная энергия наружного воздуха преобразуется в тепловую энергию с высоким потенциалом

    Как обогреть дом с помощью воздуха?

    Итересный опыт использования теплового насоса типа «воздух-воздух» представлен в следующем видеоматериале:

    Чтобы эффективно обогреть дом с помощью воздуха, необходимо выполнить три этапа работ:

  • Обеспечить забор наружного воздуха, необходимого для работы теплового насоса.
  • Собрать отдельные детали теплонасоса в единое устройство.
  • Создать систему воздушного отопления дома.
  • Чтобы обеспечить приток наружного воздуха, используется мощный вентилятор. Его можно установить непосредственно у стены здания или на некотором расстоянии, выбрав подходящее место во дворе частного дома. Рекомендуется размещать вентилятор на открытом пространстве с хорошей циркуляцией воздушных потоков. Воздух будет поступать внутрь дома по специальным трубопроводам. Если вентилятор установлен во дворе, то понадобится провести два трубопровода: для забора воздуха снаружи и для обратного потока воздуха. Обычно трубы укладывают в траншею, вырытую в земле (при этом их необходимо утеплить), либо же пускают напрямую через стену.

    Обзор системы теплового насоса типа воздух-воздух: «кондиционер на обогрев»

    Наружный блок теплового насоса «воздух-воздух» можно разместить в подходящем месте с хорошей циркуляцией воздушных потоков: у стены дома или даже на его крыше

    Как сделать такой агрегат самостоятельно?

    Обычно тепловые насосы воздух воздух состоят из ряда устройств, таких как испаритель, компрессор и конденсатор. Для изготовления испарителя можно использовать большой пластиковый бак, рекомендованный объем емкости составляет 100-120 литров. Внутрь этого бака вставляют змеевик из медной трубы, по которому будет циркулировать хладагент. Чтобы сделать змеевик, используют подходящий цилиндр, чаще всего это газовый баллон. Трубу наматывают на баллон, а чтобы сохранить правильный шаг между витками змеевика, используют алюминиевую перфорированную рейку. Кроме того, в пластиковой емкости нужно сделать отверстия для подачи-отвода наружного воздуха. Змеевик испарителя вполне можно уместить и в меньшую емкость, однако для этого придется сделать больше витков меньшего диаметра, что существенно усложняет работу и отрицательно сказывается на ее качестве.

    Еще один медный змеевик понадобится для конденсатора. Этот элемент изготавливают обычно из металлического бака, который придется разрезать, а затем заварить. Внутрь также вставляется медный змеевик для хладагента и делаются отверстия, через которые будет поступать и отводиться внутренний воздух помещения. Работы выполняются с помощью сварочного аппарата.

    Один из важнейших элементов системы — компрессор. Сделать этот элемент самостоятельно довольно проблематично, поэтому обычно используют промышленные модели. Бюджетный вариант решения проблемы — снять рабочий компрессор с испорченной сплит-системы. Обычно мощность таких компрессоров прекрасно подходит для самодельных тепловых насосов, а оставшегося ресурса хватает на многие годы работы.

    После того, как все элементы готовы, следует:

  • Соединить их между собой.
  • Заправить систему хладагентом.
  • Подключить испаритель к системе забора наружного воздуха.
  • Подключить конденсатор к системе отопления дома.
  • Заправка хладагентом — сложный и ответственный этап работы. Для реализации этой задачи лучше пригласить опытного мастера по холодильному оборудованию. Он не только заправит в теплонасос фреон, но и поможет проверить качество устройства.

    Обустройство воздушной системы отопления

    Воздушное отопление лучше подходит для использования с тепловым насосом, чем традиционные водяные системы с громоздкими и дорогостоящими радиаторами, поскольку в этом случае нет необходимости нагревать теплоноситель до очень высокой температуры. Нагретый воздух распространяется в жилых помещениях через систему воздуховодов. Это исключает довольно значительные теплопотери, которые неизбежны при транспортировке горячей воды.

    Обзор системы теплового насоса типа воздух-воздух: «кондиционер на обогрев»

    Для теплового насоса «воздух-воздух» можно использовать различные виды воздуховодов, чаще всего это надежные конструкции из оцинкованной стали

    Нагретый воздух из теплообменника поступает в фильтр, а затем — в систему воздуховодов. Одновременно к нему подмешивается некоторое количество наружного воздуха. Таким образом обеспечивается не только обогрев помещения, но и правильный воздухообмен.

    Разумеется, для транспортировки теплого воздуха понадобится достаточно мощный вентилятор. Воздуховоды обычно прокладывают вдоль стен комнат, а теплый воздух поступает из приточных решеток, которые целесообразно размещать возле окон. Кроме того, система оснащается термостатами, которые позволяют регулировать обогрев помещений в автоматическом режиме.

    Для монтажа воздушной системы отопления придется запастись:

    • специальными воздухододами;
    • набором приточных решеток;
    • алюминиевым армированным скотчем;
    • набором крепежных элементов;
    • инструментом для работы с оцинкованной сталью.

    Для транспортировки горячего воздуха успешно используются как жесткие, так и гибкие воздуховоды. Для жестких конструкций понадобятся дополнительные отводы, чтобы развернуть направление потока воздуха под необходимым углом (45 или 90 градусов).

    Обзор системы теплового насоса типа воздух-воздух: «кондиционер на обогрев»

    Если запланировать монтаж воздушного отопления еще на этапе строительства дома, можно скрыть воздуховоды в стене или под подвесным потолком. В противном случае их закрывают специальными декоративными элементами

    Лучше всего монтировать систему воздуховодов еще на этапе строительства дома. Тогда их можно будет встроить прямо в стены. Если решение принято позже, воздуховоды размещают вдоль стен и скрывают их декоративными решетками.

    Рекомендуем

    Купить Ford Focus III сейчас или ждать снижения цен?
    Продажа Форд Фокус 3 в России началась в 2011 г. Автомобиль получил более выразительный экстерьер, впечатляющий спортивностью, азартом и немного агрессивностью. Однако популярность Ford Focus III не была бы столь велика, если бы автолюбителям предложили только дизайн. Новинка является ещё и одной из самых безопасных в классе.
    03.05.2013 15:24
    Строительство гостиниц и отелей: так ли это просто?
    Гостиничный бизнес, если подойти к нему правильно, может приносить вполне ощутимые дивиденды. Выгодное вложение капитала в недвижимость уже само по себе положительное решение, а если к этому прибавить и стабильный доход, можно назвать принадлежащую вам гостиницу "золотым дном".
    27.10.2013 13:57
    Недвижимость как средство заработка
    Большинство граждан, не имеющих возможности зарабатывать собственным трудом достаточное для полноценной жизни количество денежных средств, озабочены поиском вариантов дополнительного заработка. И это вполне понятно. Каждому хочется повысить свой материальный уровень, дабы позволить себе желаемое. А вариантов дополнительного источника дохода может быть немало.
    28.07.2012 13:41