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

Утечка фреона

В процессе эксплуатации в системе кондиционера теряется объём хладагента (норма — 6–8% в год), к тому же со временем во фреоновом контуре кондиционера образуются трещины и появляются дополнительные утечки

Важно понимать, что фреон используется и для обогрева, и для охлаждения, поэтому кондиционер при падении давления вещества в системе будет работать, но исключительно как вентилятор

В контуре, по которому проходит фреон, могут появиться трещины

Исправить проблему самостоятельно нельзя, для этого требуется вызов мастера. Он произведёт дозаправку для восстановления давления, а при необходимости проведёт процедуру азотирования для обнаружения и устранения места протечки.

Особенности установки и эксплуатации


Иногда внутренний блок ставят именно так — чтобы прогревать нижнюю часть помещения, а теплый воздух потом сам будет подниматься наверх. Это оборудование мало чем отличается от кондиционера, как и по принципу монтажных работ. Как и в случае с другими климатическими системами ТН может быть с одним внутренним блоком или с несколькими (мультизональным).

Как и в случае с кондиционером, тепловому насосу нужно проводить периодическую профилактику, желательно один раз в год – чистить или менять фильтра, проверять наличие и давление теплоносителя в системе, соответствие режимам работы.

Если дует холодным

Итак, кондиционер настроен и включен на режим обогрева. Через 5-10 минут из его внутреннего блока должен подуть теплый воздух. Но этого не происходит, в чем же дело. Причины две:

  1. Неправильно была проведена настройка, поэтому попробуйте еще раз повторить все, что было сделано в первый раз.
  2. Что-то не так с самим кондиционером.

Если после повторной попытки настроить прибор на обогрев ничего не изменилось, значит, надо вызывать мастера. Самая часто встречаемая поломка – нехватка хладагента, то есть, фреона. Значит, в системе есть место, через которое фреон утекает. Его надо найти и запаять. После чего в кондиционер заливается хладагент. Своими руками это сделать невозможно, потому что в первую очередь для этого необходимы специальные приспособления, плюс сам фреон, который располагается в баллоне.

Принципиальная схема работы воздушного ТН-обогревателя

Техническая  реализация концепции выравнивания термодинамического состояния системы «исходный теплоисточник – конечный теплопотребитель» для ТН, работающего в качестве обогревателя, осуществляется по трехконтурной  принципиальной схеме (см. рис. ниже).

Схема функциональных контуров ТН-обогревателя

В состав функциональных контуров ТН-обогревателя входят следующие контуры:

  • внешний контур, собирающий рассеянную энергию от низкопотенциальных природных энергоисточников, какими являются окружающий воздух, грунтовые воды, вода водоемов и т.п., и передающий ее хладагенту в испарителе;
  • контур циркуляции хладагента, в котором хладагент отбирает тепловую энергию от природного источника и нагревается (в испарителе), затем компрессором сжимается и под давлением прокачивается через конденсатор для теплообмена с теплоносителем внутреннего контура;
  • внутренний контур, в котором теплоноситель обогревающей системы нагревается в конденсаторе и направляется к потребителю.

Тепловые насосы классифицируют в соответствии с типом природного энергоисточника, тепло которого собирает внешний контур, и типом теплоносителя обогревающей системы жилого дома. ТН, использующие тепло окружающего воздуха для нагрева воздушного теплоносителя в системах отопления жилого дома, принято называть тепловыми насосами «воздух-воздух».

Алгоритм работы воздушного ТН следующий:

  1. Вентилятор втягивает уличный воздух и прогоняет его через ребра испарителя;
  2. Хладоагент, в жидком состоянии циркулирующий через испаритель, нагревается и переходит в газообразное состояние;
  3. Газообразная фракция хладоагента попадает в компрессор и там сжимается до повышенного давления;
  4. За счет сжатия газообразная фракция нагревается и уже нагретой проходит через медные трубки конденсатора;
  5. В конденсаторе нагретый газообразный хладоагент передает тепло внутрикомнатному воздуху, который по системе воздуховодов распространяется по отапливаемым помещениям дома;
  6. Остывший в конденсаторе хладоагент переходит в жидкое состояние и проходит через дроссель, в котором стравливается излишнее давление;
  7. После редуцирования жидкий хладагент заново поступает в испаритель. Цикл повторяется.

Как сделать тепловой насос «воздух-воздух» своими руками

Высокие цены на приобретение и сервисное обслуживание тепловых насосов побуждают пользователей изготавливать устройства с нужными параметрами своими руками. Для этого надо обладать определенными навыками и знаниями, но для людей подготовленных такая задача не составляет значительных затруднений.

Порядок действий состоит из трех этапов:

  • подготовка, приобретение всех материалов, деталей или готовых узлов конструкции
  • сборка теплового насоса
  • запуск, настройка

Создание рабочего чертежа

Первый этап требуется для того, чтобы обзавестись всеми необходимыми материалами, но основная задача — создание рабочего чертежа. Необходимо тщательно продумать конструкцию и способы соединения всех узлов и деталей, предусмотреть удобство обслуживания и ремонта, другие рабочие моменты. Опытные мастера рекомендуют приступать к работе только после прояснения всех неясных моментов, чтобы не действовать наобум.

Сборка насоса

Второй этап — собственно создание теплового насоса. Его конструкция состоит из двух теплообменников практически одинаковой конструкции, разница только в размерах змеевиков. Для создания змеевиков используется медная трубка, которую наматывают на трубу или любую оправку цилиндрической формы. Змеевики устанавливаются в кожухи, которые продуваются вентиляторами. Получается два теплообменника, действующих по принципу калорифера.

  • Один из них (испаритель) обдувается наружным воздухом, отдающим тепловую энергию.
  • Второй — конденсатор, по нему проходит горячий фреон.

При обдуве потоком воздуха создается теплый поток, поступающий в жилые помещения.

Между выходным патрубком испарителя и входным штуцером конденсатора устанавливается компрессор. Выход конденсатора и вход испарителя соединяются дросселем, обеспечивающим падение давления на испарителе. Если нет опыта создания холодильных систем, в этом вопросе следует обратиться к профессионалу.

Запуск

Третий этап состоит из пробного запуска, проверки работоспособности и настройки системы. Рекомендуется установить блок управления (подойдет блок от кондиционера), позволяющий регулировать работу системы во время эксплуатации. Все элементы теплового насоса следует спрятать в кожухи или корпуса, защищающие систему от механических повреждений и, в особенности, от обледенения.

Обслуживание

Обслуживание системы необходимо производить регулярно. Требуется очистка от пыли, осмотр соединений, в особенности — стыков трубок, фитингов и прочих элементов. Необходимо следить за состоянием вентиляторов, вовремя смазывать их и очищать лопасти от пыли, чтобы поток воздуха не уносил в жилое помещение мелкую взвесь из твердых частиц и пыли.

Как включить кондиционер на обогрев

В документации к кондиционерам указано, во-первых, в каких температурных режимах производитель разрешает эксплуатировать устройство, во-вторых, данные исчерпывающие инструкции насчет того, как на кондиционере включить горячий воздух. Если говорить в общем, не вдаваясь в особенности конкретных устройств, то большинство современных сплит-систем работает при температуре воздуха на улице от -5 до +30 градусов Цельсия, у инверторных моделей нижний диапазон составляет уже -15 градусов, а если устройство работает по принципу теплового насоса «воздух-воздух», то его можно включать даже когда на термометре 25-30 градусов мороза — такой кондиционер согреет даже при сильном минусе за окном. Если же вы не уверены в том, какой у вас кондиционер и не можете достоверно определить диапазон рабочих температур, то не рекомендуется включаться кондиционер, если на улице температура опустилась ниже нуля градусов — во избежание поломок и последующего дорогостоящего ремонта.

Чтобы включить кондиционер на обогрев, необходимо сделать следующее:

  • На пульте управления нажать клавишу On/Off, чтобы включить кондиционер;
  • Дождаться открытия жалюзи и начала работы кондиционера;
  • С помощью того же пульта клавишей Mode, нажимая ее до момента, пока на дисплее не отобразится надпись Heat или не появится иконка солнца, выбрать режим работы на обогрев;
  • Задать с помощью клавиш +/- или кнопок со стрелками вверх/вниз желаемую температуру в помещении.

Важно не пугаться того, как поведет себя кондиционер. После выбора режима обогрева вентилятор выключится и это нормально, поскольку компрессору необходимо переключиться с режима охлаждения

Для этого требуется изменить направление движение хладагента между внутренним и внешним блоками сплит-системы, а также системе необходимо проконтролировать температуру радиаторов внутреннего и внешнего блоков. Все эти процессы проходят в автоматическом режиме и могут сопровождаться различными звуками, к которым стоит относиться спокойно — это рабочий режим, который никаким образом не указывает на поломку.

Принцип работы теплового насоса воздух-воздух

Общий принцип работы ТН во многом напоминает тот, что используется в кондиционере, в режиме «обогрев помещения», с единственным отличием. Теплонасос «заточен» на отопление, а кондиционер на охлаждение комнат. Во время работы используется низкопотенциальная энергия воздуха. В результате расход электроэнергии сократился более чем в 3 раза.Принцип действия тепловой насосной установки воздух-воздух, если не вдаваться в технические подробности, следующий:

  • Воздух, даже при отрицательной температуре, сохраняет определенное количество тепловой энергии. Это происходит до тех пор, пока температурные показатели не достигнут абсолютного нуля. Большинство моделей ТН способны извлекать тепло при достижении температуры -15°С. Несколько известных производителей выпустило станции, сохраняющие работоспособность при -25°С и даже -32°С.
  • Забор низкопотенциального тепла происходит благодаря испарению фреона, циркулирующего по внутреннему контуру ТН. Для этого используется испаритель – блок, в котором создаются оптимальные условия для преобразования хладагента из жидкого в газообразное состояние. При этом, согласно физическим законам, поглощается большое количество тепла.
  • Следующим блоком, расположенным в системе теплоснабжения воздух-воздух, является компрессор. Именно сюда подается хладагент в газообразном состоянии. В камере нагнетается давление, что приводит к резкому и существенному нагреву фреона. Через форсунку, хладагент впрыскивается в конденсатор. Компрессор для теплового насоса имеет спиралевидное исполнение, что облегчает запуск при низких температурах.
  • Во внутреннем блоке, располагающемся непосредственно в помещении, находится конденсатор, выполняющий одновременно функцию теплообменника. Газообразный разогретый фреон, целенаправленно конденсируется на стенках модуля, отдавая при этом тепловую энергию. ТН распределяет полученное тепло, подобным к сплит-системе образом.
    Допускается канальное распределение нагретого воздуха. Особенно практично такое решение при нагреве больших многоквартирных зданий, складских и промышленных помещений.

Принцип работы теплового насоса воздух-воздух и его эффективность напрямую связаны с температурой окружающей среды. Чем холоднее «за окном», тем ниже производительность станции. Работа теплового насоса воздух-воздух при температуре минус -25°С (в большинстве моделей) полностью прекращается. Чтобы компенсировать недостаток тепла, устанавливают резервный котел. Оптимально одновременное использование электрического тэна.

Тепловые насосы воздух-воздух состоят из двух блоков наружного и внутреннего размещения. Конструкция во многом напоминает сплит-систему и устанавливается подобным образом. Внутренний блок монтируется на стену или потолок. Настройки выставляются с помощью дистанционного управления.

Чем отличается ТН воздух-воздух от кондиционера

ТН воздух-воздух работает как кондиционер, но имеет существенные отличия, заключающиеся в особенностях конструкции и производительности

Хотя существует внешнее сходство, на самом деле, отличия, если обратить внимание на технически характеристики, существенны:

  • Производительность – тепловой насос воздух-воздух для отопления дома, максимально эффективно работает на нагрев помещения. Некоторые модели способны охлаждать воздух. Во время кондиционирования помещения, энергоэффективность существенно уступает обычным кондиционерам.
  • Экономичность – даже инверторные кондиционеры, во время работы тратят больше электроэнергии, чем требует отопление тепловым насосом типа воздух – воздух. При переходе в режим обогрева, затраты электричества еще больше увеличиваются.
    У ТН коэффициент энергоэффективности определяется согласно СОР. Средние показатели станций равняются 3-5 единицам. Затраты электричества в таком случае составляют 1 кВт на каждые 3-5 кВт полученного тепла.
  • Сфера применения – кондиционеры используют для вентиляции и дополнительного обогрева помещения, при условии, что температура окружающей среды не будет меньше +5°С. Тепловые насосы воздух-воздух, применяются в качестве основного источника отопления в течение всего года в средних широтах. При определенной модификации, могут использоваться для охлаждения комнат.

Мировой опыт использования тепловых отопительных насосов системы воздух-воздух, убедительно доказал, что использование возобновляемых источников энергии не только возможно, но и экономически выгодно, несмотря на необходимость первичных капиталовложений.

Обоснованность обогрева помещения кондиционером

Часто у покупателей возникает вопрос — чем лучше отапливать помещение, кондиционером или газом. Чтобы понять, насколько выгодно будет использовать систему кондиционирования для этой цели, и найти самый экономный способ обогрева, необходимо сопоставить несколько факторов:

  • стоимость устройства;
  • условия и ограничения эксплуатации – низкие температуры уличного воздуха значительно ограничивают использование кондиционеров;
  • экономия относительно других источников тепла.

Анализ данных показывает, что использовать кондиционер в качестве отопительного прибора для загородного дома будет выгодно в том случае, если к жилью не подведен газ, и в качестве источника тепла приходится выбирать между дизельным топливом, углем, сжиженным газом или электричеством. Также обогрев помещения при помощи системы кондиционирования можно рассмотреть владельцам домов без печи. Следует учесть, что сплит-системы для обогрева выгоднее использовать в регионах с мягкой зимой, поскольку модели, способные работать при низких температурах, стоят дороже и требуют особого обслуживания. Если же преобладает морозная погода, или к дому подведен сетевой газ, то отопление жилья посредством системы кондиционирования будет иметь мало преимуществ.

Как прогреть дом воздухом?

О том, как прогреть дом воздухом, можно говорить долго. Суть всех воздушных систем заключается в едином. Имеется какой-то мощный нагревательный прибор, который прогревает и одновременно нагнетает мощным вентилятором воздух в помещения по каналам. В результате данная система будет выполнять следующие функции:

  • отопление;
  • вентиляция;
  • кондиционирование в летний период.

Кондиционирование осуществляется прохладным воздухом, который остужается через котел, и проходящий по остывшим каналам. Не потребуется дополнительно монтировать какое-то оборудование, потому что она все решает. При этом котел может работать на минимуме, потому что воздух перегреть все равно не удастся, и в этом нет необходимости.  

Основные рекламные уловки воздушного отопления

Компании, занимающиеся монтажом воздушных систем отопления частного дома, рекламируют их нечестным образом и во многих моментах преувеличивают или откровенно врут о её «преимуществах». Стоит выделить следующие «достоинства», о которых идёт речь в рекламе.

  1. Высокий коэффициент полезного действия.

Да, теплоёмкость воздуха больше, чем у воды, однако количество энергии, затрачиваемое на нагрев воздуха и воды, одинаково и никакого преимущества над гидравлическими системами у воздушных нет.

  1. Отсутствие промежуточных звеньев теплопередачи в воздушных системах отопления.

На самом деле они есть, ведь воздух также требуется нагревать с помощью специальных установок. Так что данное утверждение является откровенной ложью.

  1. Воздушное отопление частного дома дешевле.

К сожалению, оно не дешевле, а дороже. На установку воздуховодов и сопутствующего им оборудования у вас уйдёт намного больше средств, чем на монтаж труб для воды и радиаторов. Водяное отопление дешевле воздушного в два раза.

  1. Удобное управление температурой.

Тут стоит отметить такую проблему, как наличие солнечной стороны в доме. Из-за этого и некоторых других факторов удобно управлять температурой невозможно и это всего лишь миф. В разных системах требуется приложить множество усилий, если вы хотите управлять температурой.

  1. Возможность объединения воздушного отопления с климатической системой.

Данное объединение фактически существует во всех системах отопления и является необходимостью, а рекламщики лукавят и выдают это за преимущество.

  1. Малая инерционность системы.

Справедливости ради, стоит отметить, что воздушное отопление частного дома позволяет нагревать воздух за 20 минут, в то время как водяное отопление способно увеличить температуру в помещении лишь за 1 — 1,5 часа. Однако здесь есть один нюанс. Помимо той температуры, до которой нагрет воздух, в помещении имеет значение температура окружающих предметов и стен. И для того, чтобы воздушная система отопления нагрела стены и предметы, требуется столько же времени, сколько и при водяном отоплении. Таким образом воздушная система отопления преимуществ не даёт.

Есть и иные глупости, о которых любят рассказывать рекламщики с целью продажи своего товара, однако крайне не рекомендуется им верить и устанавливать данную систему в свой дом.

Что такое тепловой насос для отопления частного дома? Как работает?

Специальное устройство, которое способно извлекать тепло из окружающей среды называется тепловой насос.

Применяются такие приборы в качестве основного или дополнительного метода обогрева помещений. Некоторые устройства также работают на пассивное охлаждение здания — при этом насос применяется как для летнего охлаждения, так и для зимнего обогрева.

В качестве топлива используется энергия окружающей среды. Такой обогреватель извлекает тепло из воздуха, воды, грунтовых вод и так далее, поэтому это устройство относят к классу возобновляемых источников энергии.

Важно! Для работы таких насосов требуется подключение к электросети. В состав всех тепловых аппаратов входит испаритель, компрессор, конденсатор и расширительный клапан. В зависимости от источника тепла различают водяные, воздушные и другие устройства

Принцип действия очень похож на принцип работы холодильника (только холодильник выбрасывает горячий воздух, а насос поглощает тепло)

В зависимости от источника тепла различают водяные, воздушные и другие устройства. Принцип действия очень похож на принцип работы холодильника (только холодильник выбрасывает горячий воздух, а насос поглощает тепло)

В состав всех тепловых аппаратов входит испаритель, компрессор, конденсатор и расширительный клапан. В зависимости от источника тепла различают водяные, воздушные и другие устройства. Принцип действия очень похож на принцип работы холодильника (только холодильник выбрасывает горячий воздух, а насос поглощает тепло).

Большинство приспособлений работают как при положительных, так и при отрицательных температурах, однако КПД устройства напрямую зависит от внешних условий (т. е. чем выше температура окружающей среды, тем мощнее будет устройство). В общем случае прибор работает следующий образом:

  1. Тепловой насос вступает в контакт с окружающими условиями. Обычно аппарат извлекает тепло из земли, воздуха или воды (в зависимости от типа устройства).
  2. Внутри прибора установлен специальный испаритель, который заполнен хладагентом.
  3. При контакте с внешней средой хладагент закипает и испаряется.
  4. После этого хладагент в виде пара поступает в компрессор.
  5. Там он сжимается — благодаря этому серьёзно повышается его температура.
  6. После этого разогретый газ поступает в систему отопления, что приводит к нагреванию основного теплоносителя, который и используется для отопления помещений.
  7. Хладагент понемногу охлаждается. В конце он превращается обратно в жидкость.
  8. Потом жидкий хладагент поступает в специальный клапан, который серьёзно понижает его температуру.
  9. В конце хладагент вновь попадает в испаритель, после чего цикл нагрева повторяется.

Фото 1. Принцип работы теплового насоса типа грунт-вода. Синим цветом показан холодный теплоноситель, красным — горячий.

Преимущества:

  • Экологичность. Такие устройства относятся к возобновляемым источникам энергии, которые не загрязняют атмосферу своими выбросами (тогда как в случае использования природного газа образуются вредные парниковые испарения, а для производства электроэнергии часто применяется сжигание угля, из-за чего также загрязняется воздух).
  • Хорошая альтернатива газу. Тепловой насос идеально подойдёт для отопления помещений в случаях, когда использование газа затруднительно по тем или иным причинам (например, когда дом находится вдали ото всех основных инженерных сетей). Насос также выгодно отличается от газового отопления тем, что для установки такого прибора не требуется получать государственное разрешение (но при бурении глубокой скважины его все же придётся получить).
  • Недорогой дополнительный источник тепла. Насос идеально подойдёт в качестве дешёвого вспомогательного источника питания (оптимальный вариант — применение газа зимой и насоса — весной и осенью).

Недостатки:

  1. Тепловые ограничения в случае использования водяных насосов. Все тепловые аппараты хорошо функционируют при положительных температурах, тогда как в случае работы при отрицательных температурах многие насосы перестают работать. В основном это связано с тем, что при этом вода замерзает, что делает невозможным её применение как источника тепла.
  2. Могут появиться проблемы с устройствами, которые в качестве тепла используют воду. Если для нагрева применяется вода, то потребуется найти её стабильный источник. Чаще всего для этого следует пробурить скважину, благодаря чему расходы на монтаж устройства могут возрасти.

Внимание! Насосы обычно стоят в 5—10 раз дороже газового котла, следовательно использование таких приборов в целях экономии в ряде случаев может быть нецелесообразно (чтобы насос окупился, потребуется подождать несколько лет)

Установка температуры

Как уже отмечалось в пошаговой инструкции, установка необходимой температуры воздуха в помещении производится клавишей «+» и «-». При запуске кондиционера в режиме отопления необходимо устанавливать температуру, значение которой выше чем в данный момент в комнате. В противном случае, устройство работать не будет.

Многие владельцы климатической техники спрашивают, может ли бытовой кондиционер с реверсивным режимом работать зимой? Для обычных сплит-систем рабочий диапазон температур, при которых возможна работа «на тепло», находятся в следующих пределах: от −5°С до +24°С. Для инверторных установок рабочий температурный диапазон обычно составляет от −15°С до +24°С.

Зимой, в обычном режиме, климатическая техника может работать только при наличии «зимнего комплекта», который включает в себя следующие элементы:

  • Блок управления работой вентилятора.
  • Обогреватель картера, необходимый для поддержания необходимой вязкости масла.
  • Обогреватель дренажной системы, препятствующий его обледенению.
Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий