Установка тепловых насосов воздух вода. Как сделать тепловой насос воздух-вода: схемы устройства и самостоятельная сборка. Воздушный тепловой насос своими руками

Использование неисчерпаемых природных ресурсов чистой энергии приносит не только экономическую выгоду, но и позволяет сберечь не подлежащие возобновлению энергоносители — нефть, газ, уголь. Тепловые насосы позволяют эффективно использовать природное тепло для отопления помещений и подогрева воды.

Среди всех видов наибольшее применение вследствие принципа работы и своих технических характеристик нашел тепловой насос воздух вода, который многие умельцы вследствие его дороговизны (заводская модель от Daikin со средними параметрами без установки стоит около 14 000 у.е.) собирают и устанавливают своими руками.

Рис.1 Принцип работы теплового насоса воздух — вода

В России, вследствие относительной дешевизны и доступности природного газа, в основном используемого для отопления, данные устройства не слишком распространены. К тому же заводские тепловые насосы из-за высокой стоимости недоступны подавляющему количеству населения, что вынуждает многих людей ради экономии производить расчет и собирать подобные устройства своими руками.

Совсем иное отношение к теплонасосам в США, Японии и многих Европейских странах (Германии, Швеции, Финляндии, Франции, Норвегии, Швейцарии) — там люди не только умеют считать деньги, экономя энергоресурсы, но и заботятся о чистоте окружающей среды.

В Америке в год выпускается около 1 миллиона тепловых насосов, которые всегда находят сбыт в северных районах — закон обязывает строительные компании устанавливать данное оборудование во вновь возводимых зданиях.

На территории Японии работает 3,5 миллиона тепловых насосов, ежегодный объем продаж составляет 550 тысяч единиц.

Рис. 2 Отопительный тепловой насос воздух-вода — основные узлы

В Швеции теплонасосы отапливают более половины домов, в Германии и Финляндии семьям, устанавливающим данное оборудование, государство оказывает финансовую поддержку. В Германии в начале эпохи распространения тепловых насосов правительство субсидировало 50% стоимости оборудования, в настоящее время остался лишь льготный тариф на электроэнергию, 3000 евро при покупке и установке теплонасоса своими руками государство компенсирует в Финляндии.

Японцы не только широко применяют тепловые насосы, но и являются новаторами в развитии технологий и мировыми лидерами в производстве оборудования для тепловых насосов.

На российском рынке широко представлены ведущие японские производители воздушных теплонасосов — Daikin (модели воздух-вода Altherma) и Mitsubishi Electric (линейка тепловых насосов воздух-воздух Zubadan), реже встречается продукция известного бренда Hitachi Yutaki, Chofu, Fujitsu.

Об объемах производства насосного оборудования говорит тот факт, что на своих 12 предприятиях с 30 тысячами сотрудников Daikin за 1 год поставляет более 1 миллиона единиц насосного оборудования в жилые дома, торговые центры, офисные здания в Японию, страны Европейского континента и Россию.

Mitsubishi Electric — компания, основанная в 1921 году, является всемирно известным брендом, производящим широчайший спектр электронного оборудования от бытовых электроприборов, до космических систем. На мировом континенте за пределами Японии расположено около 108 производственных площадок и научно-исследовательских центров, благодаря которым тепловые воздушные насосы Zubadan могут эффективно работать при температуре воздуха до -25 С.

Рис. 3 Установка отопительного оборудования с теплонасосом в доме

Помимо японских производителей тепловые насосы производят многие известные европейские бренды (Nibe, Stiebel Eltron, Dimplex, Nibe, AJ Tech, Technibel, Atlantic, Airwell, Bosch, Vaillant, Viessmann, Wolf, De Dietrich, Ferroli), корейцы (LG и Samsung) и американцы (FHP, KlimateMaster, Mammoth), но на российском рынке их доля существенно меньше, чем у японских концернов.

Особенности тепловых насосов воздух — вода от ведущего производителя Daikin

Рис. 4 Основные узлы отопительной системы Daikin Altherma

Одна из наиболее известных на рынке систем отопления с использованием технологии воздушного теплонасоса — Daikin Altherma имеет следующие особенности:

• Помимо отопления система Daikin Altherma производит нагрев воды и охлаждение воздуха в летнее время (кондиционирование).
• Коэффициэнт эффективности СОР системы равен 3 — на 1 кВт. затраченной электроэнергии производится 3 Квт. тепла. Это в 5 раз эффективней обогрева помещений природным топливом или электрическими котлами.
• Система состоит из компактных наружного и внутреннего блока, первый довольно просто монтируются, и в отличие от других видов теплонасосов не требует проведения масштабных земляных и буровых работ.
• Daikin Altherma экологична и не выделяет в прямом виде углекислый газ, безопасность в работе гарантируется отсутствием в системе горючих и вредных веществ и опасных физических процессов при работе. Тепловые насосы компании первыми в мире получили экологический знак качества Eco-label.
• Система может работать с солнечным коллектором и температуре окружающей среды не менее — 20 С.
• Отличительной особенностью Daikin от других производителей является выпуск теплонасосов в двух исполнениях: низкотемпературном (вода для отопления дома на выходе имеет температуру до 70 С) и высокотемпературном — Daikin Altherma High Temperature выдает воду до 80 С.

Подбор теплонасосов для отопления дома от Daikin.

Рис. 5. Устройство внешнего и внутреннего блока Daikin Altherma

Подбор подходящей системы отопления Altherma включает в себя 3 этапа:

1. Определение необходимой температуры воды на выходе системы и расчет тепловой нагрузки.
2. Расчет потерь тепловой энергии при ее передаче и вентиляции.
3. Выбор системы Altherma с помощью специальных программ Daikin на основе предыдущего расчета потерь.

Рис. 6 Теплонасос, собранный своими руками

Цены на тепловые насосы:

Одной из целей Европейской Директивы RES о природных источниках топлива является 20% переход к 2020 году на возобновляемые источники энергии, к которым относится воздух. Расчеты показывают, что воздушные тепловые насосы потребляют в 3 — 5 раз меньше электроэнергии при отоплении помещений, чем традиционные виды отопительных систем.

Заводские модели довольно дороги и окупятся в зависимости от условий эксплуатации через 10 — 15 лет, но если правильно рассчитать и изготовить систему отопления воздух — вода своими руками, то она начнет окупаться намного раньше.

В настоящее время широкое распространение начинают получать альтернативные варианты агрегатов, которые могут обеспечить отопление частного дома.

Тепловой воздушный насос системы воздух-вода таких производителей, как Mitsubishi, Nibe или Gree можно установить своими руками. Несмотря на откровенно высокую стоимость таких агрегатов системы типа воздух-вода марок Mitsubishi, Nibe или Gree, имеют, в большинстве своем, положительные отзывы.

Это обусловлено тем, что характеристики таких устройств как тепловой воздушный насос системы типа воздух-вода, от таких фирм как Mitsubishi, Nibe или Gree, позволяют значительно снизить затраты связанные с отоплением.

1 Какое устройство тепловых насосов типа воздух-вода?

Следует отметить, что степень эффективности системы типа воздух-вода, сделанных своими руками и использующих воду из бассейна, несколько ниже, чем у устройств типа воздух-вода торговых марок Mitsubishi, Nibe или Gree.

Это связанно с тем, что принцип работы теплового насоса системы воздух-вода, который работает, используя воду из бассейна, и собран своими руками, зависит от времени года.

Такой насос работает с поправкой на низкотемпературный режим в холодное время года не очень эффективно. Исходя из этого, мощность теплового насоса типа воздух-вода, созданного своими руками и берущего воду из бассейна зимой при низкой температуре, значительно снижается.

Однако, для проведения монтажа своими руками теплового насоса воздух-вода марок Mitsubishi, Nibe или Gree, не нужно рассчитывать точную глубину скважины и производить точнейшие расчетные работы.

Также, при монтаже насоса Mitsubishi, Nibe и Gree нет необходимости в том, чтобы рассчитать объем работы, связанной с выемкой грунта, которая может производиться около бассейна.

Для того чтобы установить своими руками насос Mitsubishi, Nibe или Gree системы воздух-вода и рассчитать его эффективность, достаточно произвести выбор нужного оборудования и выбрать подходящее место, например, на крыше или поблизости от бассейна.

Таким образом, воздушный тепловой насос Mitsubishi, Nibe или Gree вполне можно установить своими руками возле бассейна, не выполняя при этом большого количества всевозможных масштабных работ по подготовке.

А еще весомым преимуществом теплового насоса Mitsubishi, Nibe или Gree является принцип работы, при котором полученное тепло может быть повторно использовано для работы системы.

В этом случае низкотемпературный режим не будет выступать значительной помехой. Об этом свидетельствуют многочисленные отзывы пользователей.

Принцип работы теплового насоса позволяет применять тепло, которое покидает помещение, вместе с уже отработанным воздухом или водой из бассейна.

Однако для того, чтобы в некоторой мере провести компенсацию недостатка мощности в , расположенных возле бассейна, необходимо предусматривать различные варианты применения альтернативных систем отопления.

Принцип функционирования теплового насоса, находящегося поблизости от бассейна, основан на том, что некоторое количество тепловой энергии содержит в себе практически любая среда, в том случае, когда ее температура выше +1 градуса по Цельсию.

Воздушный тепловой насос основан на принципе передаче тепла от источника, обладающего низким потенциалом тепловой энергии, к получателю тепла, который обладает более высокой температурой.

Практически, воздушный тепловой насос, работает благодаря тому, что теплоноситель попадает в трубопроводную магистраль, которая зарыта в грунте. В результате этого производится нагревание теплоносителя.

Воздушный тепловой насос устроен таким образом, что циркулирующий в нем теплоноситель после попадания в испаритель или теплообменник осуществляет передачу всей накопленной энергии тепла на внутренний контур.

Воздушный тепловой насос снабжен хладагентом, который циркулирует по путям внешнего контура и при нагреве в испарителе трансформируется в газообразное или парообразное состояние.

В представленных насосах теплового типа происходит попадание газообразного хладагента в полость компрессора, где он подвергается сжатию из-за интенсивного воздействия высокого давления.

В результате этого наблюдается повышение температуры хладагента, циркулирующего внутри . После прохождения цикла хладагент теряет тепло и возвращается в систему в изначальном своем состоянии.

Применение мощного вентилятора позволяет забирать из внешней среды воздух, который при контакте с испарителем продолжает свою циркуляцию по змеевику.

Далее производится замыкание цикла, и хладагент при нагревании вновь попадает в компрессор. С техническими характеристиками представленного устройства можно ознакомиться на примере модели насоса воздух-вода Gree GRS-CQ:

• Потребляемая мощность: 200 Вт;
• Максимальное давление воды: 3 бар;
• Предел расхода воды: 7,5 л;
• Присоединительный диаметр (хладагент, вода): 12-17 мм;
• Температура входящей воды: от +7 до +25 °C.

Представленные агрегаты подразделяются на два подвида исходя из особенностей компоновочной схемы. Они представлены в виде сплит-системы и в виде моноблока.

Моноблок имеет вид единого устройства, все компоненты которого собраны в одном корпусе. Он может быть установлен как в середине дома, так и снаружи.

При проведении установки внутреннего типа необходимо позаботиться об устройстве проходного канала, служащего для забора воздуха.

Наружная установка наиболее предпочтительна, благодаря ей, компрессор, как источник шума, можно расположить за пределами помещения.

Сплит система выполнена с разделением агрегата на два разных блока. С состав первого входит конденсатор и присоединенная к нему система, обеспечивающая автоматический контроль. Второй наружный блок оборудован компрессором.

2 Отзывы об устройствах

Превалирующее большинство существующих отзывов о работе агрегатов и их эффективности положительны.

Сергей, 37 лет, Иркутск:

Я живу с семьей в большом загородном доме. Газовой магистрали у нас нет, потому я решил сэкономить на оплате электричества, и установил себе сплит-систему в виде теплового насоса Mitsubishi. Теперь в холодное время года во всех комнатах тепло. Оборудование работает исправно. Советую всем.

Павел, 45 лет, Воронеж:

Разочаровался в обычных отопительных системах уже давно, и некоторое время подыскивал походящую альтернативу. Остановил свой выбор на моноблочной системе воздух-вода фирмы Nibe. Установку производил специалист. С первыми осенними холодами я запустил ее и удивился, как быстро прогрелись все комнаты в доме. Советую ее теперь всем знакомым.

Антон, 50 лет, Вологда:

Я занимаюсь продажей систем отопления. Недавно начал продавать системы воздух вода. Все покупатели остаются довольны, от них я слушал только положительные отзывы.

2.1 Как изготовить систему своими руками и произвести ее последовательное подключение?

При желании практически все элементы, входящие в состав системы с тепловым насосом можно изготовить самому. Для этого потребуется наличие:

• Металлического бака из нержавеющей стали с объемом в 100 л;
• Пластиковой бочки с широкой горловиной;
• Трубы, изготовленной из меди;
• Набора муфт и переходников;
• Отвоздушивателя ДУ-15;
• Предохранительного клапана;
• Манометра;
• Устройства для реализации автоматического управления;
• Кронштейнов для обеспечения крепления элементов.

Следует помнить о том, что для полноценной работы компрессора понадобится достаточно большой ток. Исходя из этого, рекомендованный уровень нагрузки на электросчетчик должен составлять приблизительно 40 ампер.

Для того чтобы изготовить тепловой агрегат с мощностью равной 9 кВт, нужно обзавестись компрессором с мощностью в 7,2 кВт. Кроме того, необходимо сделать из медной трубки змеевик.

Для этого необходимо аккуратно обмотать трубу вокруг баллона с нужным диаметром. Для того чтобы изготовить конденсатор нужно провести разрезку стального бака на две равные части, а затем поместить внутрь него змеевик из меди.

Потом нужно разрезать на две части бочку, выполненную с применением пластика из которой будет сделан испаритель. Далее присоединение всех элементов производится в следующем порядке:

1. В испаритель вставляется змеевик, изготовленный из медной трубы с диаметром на ¾ дюйма.
2. С помощью трубок проводится соединение испарителя с системой отопления в доме.
3. Поверить качество сборки и запустить в систему хладагент.
4. Произвести тестовый запуск.

Вообще применение тепловых насосов для обеспечения отопления дома весьма удобно и выгодно. Такой агрегат может производить отопление жилой площади в более чем 400 кв. метров.

Установка агрегата в большинстве случаев окупается в течение нескольких последующих лет ее эксплуатации. Если вы владеете домом с небольшой площадью жилых помещений, то установка конструкции может производиться своими руками, а все ее компоненты также могут быть изготовлены самостоятельно.

Стоит помнить о том, что компрессор нужно закреплять внутри помещения и желательно на стене при помощи надежных и крепких металлических кронштейнов.

При соединении нагнетательного бака рекомендуется использовать резьбовые соединения ввиду их высокой механической крепости. Стоит заметить, что все манипуляции, связанные с этапами окончательного монтажа оборудования (пайка , закачка фреона в системную трубопроводную магистраль) должны производиться с участием квалифицированного специалиста.

Недостаточно умелые действия могут привести к необратимым механическим повреждениям деталей и элементов оборудования, и связанны с высокой вероятностью получения травм бытового характера.

Перед тем, как произвести тестовый запуск насосного оборудования нужно подвергнуть детальной диагностике общее состояние всей домашней проводки и электросчетчика.

Все устаревшие и ветхие элементы в обязательном порядке подвергаются замене на новые. В некоторых случаях установленная не соответствует ожиданиям владельцев дома.

В большинстве своем это связанно с некорректно проведенными термодинамическими расчетами. Результат этого – система не обладающая достаточной мощностью и неоправданно высокие затраты на слишком мощное оборудование.

2.2 Как работает тепловой насос воздух-вода? (видео)

Тепловой насос воздух-вода для отопления дома не подойдет! По крайней мере так утверждают многие «эксперты из интернета». Но так ли это на самом деле? Насколько эффективно отопление воздух-вода с помощью теплового насоса?

Воздушные тепловые насосы дешевле геотермальных и водяных как в плане оборудования, так и монтажа. В основном их используют для горячего водоснабжения, но насколько целесообразно использовать его для обогрева дома?

Принцип работы

Для тех, кто не совсем разбирается в теме, стоит пояснить, что такое тепловой насос воздух-вода. По сути, это « наоборот» – устройство, которое охлаждает воздух снаружи себя и нагревает воду, которая находится в баке. Дальше эту воду можно использовать для ГВС или обогрева дома.

В тепловом насосе используется замкнутый цикл, он потребляет только электроэнергию. Его КПД измеряется как отношение затраченной электрической энергии к полученной тепловой. Эффективность тепловых насосов также измеряется в COP (Coefficient of performance). COP 2 соответствует КПД 200% и значит, что на 1 кВт электричества он даст 2 кВт тепла.

Мощность и эффективность

Если у геотермальных и водяных тепловых насосов КПД практически не зависит от времени года, то с воздушными дело обстоит иначе. Производительность напрямую зависит от температуры воздуха на улице, чем он холоднее, тем ниже COP (КПД).

Читайте также:

Тепловой насос воздух-воздух для отопления дома – плюсы и минусы

Многие считают, что от мощности теплового насоса зависит, сколько тепла он сможет произвести, но это не так. Она характеризует потребление энергии, а количество полученного тепла зависит от КПД. Соответственно – от температуры воздуха снаружи дома.

Плюсы и минусы

Хорошо:

• Тепловой насос воздух-вода дешевле, чем грунт-вода и вода-вода;
• Для установки не нужно прокладывать трубы с хладагентом;
• Простота установки.

Плохо:

• Низкая производительность при низких температурах;
• Модели, работающие при очень низких температурах – довольно дорогие.

Особенности использования теплового насоса воздух-вода для отопления дома

Ни один продавец не скажет вам о зависимости износа оборудования от КПД . А она есть! Покажем наглядно:

Например, при 0 градусов КПД воздушного теплового насоса составляет 300%, а при -5 – 200%. То есть, чтобы получить 10 кВт тепла, в первом случае он потребит 3,33 кВт электроэнергии, а во втором – 5 кВт. Сам тепловой насос совершит в полтора раза больше работы при температуре -5, чем при 0 градусов.

Тепловой насос - электромеханический прибор, который используется для отопления, обеспечения горячего водоснабжения или кондиционирования помещений Вашего дома. Он может работать как автономно (без вспомогательных нагревательных приборов), так и параллельно с другими нагревателями (дизельные котлы, газовые котлы, солнечные коллекторы и пр.)

Тепловые насосы для отопления дома воздух-вода состоят из двух блоков - внешнего (наружный инверторный блок) и внутреннего (гидравлический модуль).

Инверторный блок устанавливается на улице и внешне схож со стандартным блоком кондиционирования помещений. Он размещается на специальных кронштейнах на стене дома. Можно установить козырек для защиты от снега и дождя. Если отсутствует возможность закрепиться на стене, то блок размещают на специальной стальной подставке для крупногабаритных грузов.

Гидравлический модуль размещается внутри котельной. Он имеет относительно небольшие размеры и приятный дизайн, что позволит ему лаконично вписаться в любую котельную. Внутренний модуль присоединяется к внешнему блоку двумя медными трубками, по которым будет перемещаться теплоноситель, и четырех жильным соединительным кабелем для синхронизации работы блоков. Здесь происходит процесс теплопередачи по принципу воздух-вода.

Основная функция теплового насоса забирать тепло наружного воздуха и передавать его через гидравлический модуль на нужды потребителей. При наличии установленного внутри дома дополнительного оборудования, (фанкойлы) система может работать в обратном направлении т.е. отводить избыточное тепло от систем кондиционирования воздуха в теплый период года.

Низкотемпературный означает, что он согревает воду до температуры 50С, что может быть эффективно использовано в системе обогрева дома через теплый пол, а также в системе водоснабжения. Основополагающий принцип работы описан словосочетанием «воздух-вода» - тепло/холод берутся из воздуха и посредством теплоносителя (фреон) передаётся воде.

Работа прибора полностью автоматизирована и не требует вмешательства пользователя. Тепловые насосы имеют ряд преимуществ по сравнению с конкурентами:

• Экологичность. При эксплуатации не возникает вредных выбросов в атмосферу, как это происходит у котлов.
• Безопасность. Насос не имеет открытого пламени, запаха, выхлопа, бесшумен.
• Универсальность. Совместим с любой любой циркуляционной системой.
• Автономность. Может являться единственным источником тепла в системе обогрева дома.
• Надежность. Простота конструкции и отсутствие больших и сложных электромеханических элементов, практически исключают возможность поломок прибора в процессе его эксплуатации.
• Экономичность. КПД тепловых насосов составляет до 350% при работе на охлаждение и 450% при работе на обогрев.
• Практичность. Для теплового насоса не нужно закупать топливо или привозить баллоны с газом.
• Уникальность. Могут работать как на обогрев помещений, так и на их охлаждение.
• Современный. Имеет богатый функционал внутренних настроек и электронной защиты.

Перед многими людьми, построившими загородный дом или дачу, возникает вполне резонный вопрос: с помощью чего обогреть свое жилище? Какой вариант отопления будет наиболее оптимальным, если строение находится далеко от коммуникаций?

В таком случае использование будет наиболее эффективным способом обогрева загородного коттеджа или дачного домика.

– это специальный вид отопительного оборудования, которое собирает рассеянное тепло из окружающей среды и аккумулирует его в тепловую энергию для обогрева жилого помещения.

В этой статье поговорим обо всех особенностях теплового насоса «воздух-вода», а также о важных моментах монтажа этой системы отопления для загородного дома.

Принцип работы

Размещение блоков системы воздух-вода

Конструкция теплового насоса состоит из двух блоков:

• внешний;
• внутренний.

Внешний блок имеет следующие конструктивные элементы:

• теплообменник;
• вентилятор;
• компрессор.

Внутренний блок состоит из следующих узлов:

• система управления тепловым насосом;
• циркуляционный насос;
• теплообменник.

Принцип работы теплового насоса заключается в следующих важных моментах:

Таким образом, можно сделать вывод о том, что работа теплового насоса «воздух-вода» заключается в преобразовании и последующем переносе тепловой энергии из окружающей среды в отопительную систему жилого помещения.

Плюсы и минусы

Отопительная система с тепловым насосом имеет ряд позитивных достоинств, которые выражаются в следующих важных моментах:

• для вырабатывания тепловой энергии не требуется использование различных видов топлива;
• использование теплового насоса позволяет эффективно обогревать жилое помещение;
• срок эксплуатации составляет более 25 лет, что говорит о надежности использования этого вида отопительного оборудования;
• экологичность теплового насоса заключается в том, что не происходит абсолютно никаких выбросов в окружающую атмосферу;
• в теплое время года существует возможность использования этого устройства в качестве кондиционера;
• простота в управлении тепловым насосом;
• можно использовать в сочетании с другими устройствами возобновляемой энергии.

Тепловые насосы «воздух-вода» имеют один существенный недостаток – это достаточно высокая цена, которая не позволяет широко распространиться отоплению этого вида.

Поэтому очень важно произвести наперед, чтобы просчитать эффективность использования отопительной системы с теплонасосом.

Особенности монтажа

Поскольку отопительная система с тепловым насосом «воздух-вода» - достаточное сложное техническое устройство, то ее монтаж лучше всего доверить высококвалифицированным специалистам.

Если вы решили оборудовать систему своими руками, то необходимо, прежде всего, правильно рассчитать время на установку отопления с тепловым насосом.

Этапы каждого вида монтажных работ могут составлять:

• подготовительные работы ориентировочно будут длиться 1–2 недели;
• установка наружного блока теплового насоса – 3–7 дней;
• оборудование внутреннего блока и монтаж отопительной системы – 1–2 недели;
• запуск и отладка работы – 2–3 дня.

Стоит также помнить, что при установке теплового насоса следует знать особенности монтажа, к которым можно отнести следующие моменты:

Совет специалистов: при оборудовании отопления с тепловым насосом «воздух-вода» наиболее оптимальным вариантом обогрева будет являться теплый пол.

Мы рассмотрели все особенности и характеристики теплового насоса «воздух-вода». Исходя из всего вышесказанного, можно смело утверждать: такая отопительная система является экономичным и эффективным средством обогрева, которая в скором времени завоюет достаточное внимание.

Смотрите видео, в котором подробно показан принцип работы теплового насоса воздух-вода, а также отзывы владельца и специалистов: