Как работает тепловой насос воздух-вода: принцип работы и технологические особенности

НА ПРАВАХ РЕКЛАМЫ
Рассмотрим тепловые насосы воздух-вода – современные энергоэффективные климатические системы, обеспечивающие помещение теплом, горячей водой и кондиционированием в зависимости от режима работы. В отличие от геотермальных и водяных аналогов, для нагрева воды агрегат использует тепловую энергию окружающего воздуха – ресурс доступен для любого жилого или коммерческого здания. Если выбрать и купить теплонасос «воздух-вода» грамотно, агрегат будет производить 3-5 кВт тепла, потребляя только 1 кВт электроэнергии – именно поэтому технология так популярна во всем мире.

Тепловой насос «воздух-вода»: принцип работы и конструкция

Воздушно-водяной теплонасос можно условно разделить на следующие основные комплектующие:

• один или несколько внешних блоков (испарителей) с вентилями терморегуляции;
• cоединительный трубопровод (подающий и обратный);
• внутренний блок (конденсатор), в котором находится компрессор и теплообменник;
• циркуляционный насос;
• резервуар для горячей воды;
• блок управления и автоматики.

Как работает тепловой насос «воздух-вода»?

Чтобы понять принцип действия теплонасоса, следует упомянуть простой бытовой холодильник. Этот прибор также черпает тепло из очень холодного источника. Именно поэтому в морозильной камере стабильно поддерживается температура ниже нуля, а задняя стенка – всегда теплая. Да, ее нагревает тепло не столько мотора, сколько тепловая энергия, «выброшенная» изнутри холодильника.

В случае с теплонасосом процесс проходит примерно так:

1. Наружный блок теплового насоса получает тепловую энергию из окружающего воздуха, в результате чего испаряется хладагент (фреон);
2. Фреон проходит через компрессор, где его температура значительно увеличивается в результате сжатия;
3. Сжатый горячий фреон уходит во внутренний блок теплового насоса, где остывает и сжижается в конденсаторе;
4. Полученное тепло через теплообменник нагревает воду, которую можно использовать для ГВС и отопления дома;
5. Жидкий хладагент возвращает свое нормальное давление в расширительном клапане и направляется во внешний блок. Цикл повторяется.

Примерный расчет мощности теплового насоса (системы «воздух-вода»)

Пример расчета

Исходные данные:

• Площадь дома (S): 150м?;
• Уровень теплопотерь (q): 100Вт/м?;
• Количество человек (N): 5;
• Регион: Киевская область;
• Коэффициент климата (Кк): 1,1;
• Коэффициент запаса (Кз): 1,15.

Расчет:

Теплопотери:

Qн = S * q = 150м? * 100Вт/м? = 15кВт

Расход на ГВС:

Qгв = N * 50л/сутки * Св * ?Tв / 1000кВт = 5 чел * 50 л/сутки * 4,19 кДж/кг°C * 35°C / 1000 кВт = 8,83 кВт

Общая необходимая мощность:

Qобщ = Qн + Qгв = 15 кВт + 8,83 кВт = 23,83 кВт

Расчетная мощность теплового насоса «воздух-вода»:

Qтн = Qобщ * Кк * Кз = 23,83 кВт * 1,1 * 1,15 = 29,5кВт

Итог: для дома площадью 150 м? с 5 жильцами в Киевской области рекомендуется теплонасос «воздух-вода»: мощностью не менее 29,5 кВт.

Расчеты приблизительны. Для грамотного подбора характеристик оборудования необходимо провести подробный анализ помещений, сделать теплотехнические расчеты и составить грамотный проект отопления в профессиональной климатической компании.

Преимущества устройства теплового насоса «воздух-вода»

• Более экономичный расход электроэнергии, чем в случае с электрокотлами;
• Возможность отказаться от дорогого и опасного газового/твердотопливного обогрева;
• Обеспечивает дом горячей водой, отоплением (через радиаторы, тёплый пол) и кондиционированием (через фанкойлы);
• Использует возобновляемые источники тепла;
• Полностью безопасен как для человека, так и для окружающей среды;
• Рассчитан на долгий срок службы – до 30 лет;
• Подходит для оборудования жилых, коммерческих, общественных или производственных помещений большой и малой площади;
• Простой монтаж, не требующий оформления особых разрешительных документов.

Особенности применения теплонасоса «воздух-вода»

Для поддержания эффективной работы отопления в самые холодные зимы рекомендуется:

• Сразу выбирать систему с широким диапазоном рабочих температур, остающуюся эффективной даже при -30?;
• Купить модель с ТЭНом для дополнительного нагрева воды до +70-80?, независимо от погоды на улице;
• Иметь на готовый дополнительный источник тепла, например бойлер или котел, на случай, если зима будет прохладнее «диапазона рабочих температур» (см. характеристики вашей модели теплового насоса).