Главным отличием данной конструкции отопления от альтернативных источников теплоснабжения является то, что воздушный тепловой насос может быть эффективно сконструирован своими руками без особых затрат и доступными средствами. Статья предлагает ознакомиться с основными принципами функционирования системы и поэтапным конструированием работоспособного агрегата.

Принцип действия теплового насоса

Для отопления существует два основных вида тепловых насосов:

  • Воздух-воздух;
  • Воздух-вода.
Тепловой насос воздух-вода

Тепловой насос, по сути, является тем же холодильником, который работает «наоборот». Жидкость, испаряясь с поверхности, согласно законам физики, охлаждает эту поверхность, то есть забирает часть накопленного тепла с поверхности. Таков принцип работы холодильника: хладагент под давлением, которое создает компрессор, нагнетается в испаритель, где тепло отбирается в момент испарения. От полученного тепла хладагент нагревается и отдает полученную энергию во время охлаждения в конденсаторе. После чего цикл повторяется.

Образование тепла основывается на процессе замкнутого цикла обращения хладагента, который забирает тепло из источника – окружающей снаружи среды, а проще говоря, из воздуха. При работе теплового насоса воздух конденсируется, и в дальнейшем происходит его сжимание в компрессоре. В свою очередь хладагент в жидкой фракции поступает в отопительную систему.

Принцип теплоотдачи основан на том, что хладагент, пребывая в газообразной фракции, поступает в теплообменник, помещенный во внутреннем блоке, где и передает тепловую энергию в помещение, переходя при этом в жидкое состояние.

Теплообмен внутри насосов обеспечивается ресивером, в котором жидкость под высоким давлением передает тепло хладагенту, пребывающему под низким давлением. В итоге температура смеси понизится, жидкость окажется на выходе ресивера. Газообразный хладагент, проходя внутри трубы ресивера, где давление понижено, повысит перегрев и наполнит компрессор.

Плюсы тепловых насосов

Обогревательные приборы отличаются способами генерации энергии тепла. Обычно источником выступают привычные энергоносители. Но техника, вырабатывая тепло, используют непосредственно природные ресурсы. Экономия в потреблении энергии составляет не менее 20%, поскольку забирают из окружающей среды просто воздух, который вообще не имеет цены.

Эффективность определяется мощностью. В домашних моделях она составляет 2,5 – 6 кВт. Размеры приборов не превышают габаритов обычных кондиционеров. Параметры стандартного блока могут быть 90-50-35 см с массой от 40 до 60 кг.

На аналогичных принципах работает и дает нагрев схема, по которой действуют агрегаты воздух-воздух.

Поскольку основная функция – эффективный обогрев помещений, то главный показатель прибора – выдаваемая температура на выходном контуре. Температурный максимум не превышает 40°C. Возможно использование комбинированных версий оборудования, когда приборы могут также охлаждать помещение.

Способы генерации тепла могут быть различными. Большой популярностью пользуется модель, где в одном контуре атмосферный воздух взаимодействует с водным носителем. Для решения этой задачи используются функциональные блоки, которые представляют собой как моноблочный корпус, так и дополнительные сегменты для отвода тепла.

Как собрать тепловой насос своими руками?

Для снабжения теплом небольших помещений вполне реально собрать насос самостоятельно. Оборудование устройства нагрева включает в себя два основных элемента: компрессор и конденсатор.

Из затратных приобретений можно назвать компрессор, который, закрепленный на стене, будет выступать в качестве внешнего блока сплит-системы.

Для конденсатора используют, как правило, медную или алюминиевую трубку диаметром 1-1.5 мм из которой монтируется змеевик. Готовый конденсатор помещают в подходящий корпус из металла или пластика. В готовую систему закачивается хладагент (фреон), а само устройство интегрируется в отопительную систему дома через внешний контур.

Процесс сборки агрегата
  • Из медной трубки (наиболее дорогостоящая деталь) изготавливается змеевик с габаритами под поперечное сечение и высоту корпуса бака. Для этих целей вполне подойдет емкость или бидон из полипропилена, нержавейки, иного прочного материала;
  • После помещения змеевика в бак, концы трубы оставляем за его краями. После герметизации бака и оборудования его впускным и выпускным штуцерами, получаем ключ всей системы – тепловой конденсатор – с прямым отводом и обраткой;
  • На стене крепим компрессор. Штуцер компрессора соединяется с прямым выпуском змеевика;
  • Из аналогичной трубки изготавливается еще один змеевик по габаритам емкости, в которую он будет помещен;
  • После монтажа змеевика в емкость, на торце емкости устанавливается вентилятор для нагнетания воздуха. Конструкция испарителя устанавливается снаружи на фасаде здания или в вентиляционном переходе (колодце);
  • Далее соединяются нижний штуцер конденсатора с нижним же штуцером испарителя через управляющий системой дроссель;
  • Верхний штуцер компрессора напрямую соединяется с верхним штуцером испарителя.

На этом сборка агрегата отопления практически завершена. Правда заправку устройства фреоном лучше доверить профессионалам и проводить в специализированном сервисе, чтобы избежать в дальнейшем как проблем с утечками хладагента, так и во избежание загрязнения системы.

Как рассчитать мощность установки?

На мощность насоса влияют несколько факторов, таких, как объем и пропускная способность хладагента, площадь змеевиков испарителя и конденсатора, а также предполагаемый объем теплоотдачи. Поэтому, обычно расчет необходимой мощности нагрева проводится с помощью специальных программ, которые отталкиваются от введённых данных.

Обычно подобные программы представляют собой онлайн-калькуляторы, в которые вводятся данные об объеме обогреваемого помещения, среднегодовые показатели температуры воздуха в регионе, а также степень теплоизоляции здания.

В итоге выдаются коэффициенты, на которые и умножают исходный объем. Результат соотносят с соответствующей таблицей, где отапливаемый объем соотносится с мощностью установки.

Тонкости обслуживания системы

Для того чтобы оборудование служило бесперебойно и не приносило пользователю особых хлопот, следует соблюдать ряд простых правил. Во-первых, необходимо периодически очищать решетку испарителя и вентилятор от уличного мусора и пыли. Компрессор для бесперебойной эффективной работы нуждается в периодической смазке, согласно регламенту обслуживания через предусмотренные интервалы времени. Требует постоянного внимания электропроводка, состояние кабелей и контрольных датчиков устройства. Также необходимо отслеживать целостность и герметичность змеевиков и емкостей для воды.

К положительным сторонам самостоятельного конструирования оборудования для отопления можно отнести следующие:

  • Простота конструкции, сборки и дальнейшей эксплуатации позволяет справиться с монтажом самостоятельно, без привлечения узких специалистов;
  • Создание конструкции отопления не ограничивается особыми требованиями к климату и конкретному региону;
  • Имеющееся центральное или местное отопление только повысит эффективность работы насоса и принесет ощутимую экономию на снабжении энергоресурсами;
  • Низкая цена системы и ее быстрая окупаемость;
  • Минимум потребляемой энергии;
  • Работа устройства в автоматическом режиме;
  • Простота обслуживания и бесшумность работы;
  • Возможность в теплое время года эффективно перепрофилировать оборудование на режим охлаждения.

Недостатком конструкции насоса является довольно низкий КПД в режиме самостоятельного функционирования и зависимость от перепадов температуры наружного воздуха.

Что говорят потребители?

Отношение потребителей к тепловым насосам неоднозначно. Но можно отследить закономерность: мнение жителей южных регионов, как правило, склоняется в сторону использования таких систем отопления – они эффективны с точки зрения окупаемости оборудования в достаточно короткие сроки. Потребители, проживающие в северных районах и в Центральной России, где низкие температуры зимой не редкость, едины в том мнении, что зачастую они вынуждены использовать различные дополнительные системы отопления, так как при низких зимних температурах теплоотдача насосов падает, а значит и продлеваются сроки его окупаемости.

Отзывы потребителей очень разные. Но можно проследить такую особенность: чем ближе к югу проживает владелец устройства нагрева, тем выше отзыв о подобной системе отопления. Жители регионов с более умеренным климатом едины во мнении, что эффективность и КПД насосов тем ниже, чем холоднее за окнами, и они вынуждены дополнительно использовать альтернативные энергоносители, такие, как дрова, уголь или газ. По этим причинам и самоокупаемость устройств в южных регионах происходит быстрее, чем при их использовании в широтах с более суровым климатом.

Тем не менее, даже при использовании дополнительных источников обогрева жилья, тепловые насосы в значительной степени снижают общий расход энергии. И, как бы там ни было, популярность подобного источника обогрева жилища с годами только растет, а ключ к разгадке успеха прост – ведь греет просто воздух с улицы и вода из-под крана.

http://vseuteplenie.ru/vidi/vozdushnyj_teplovoj_nasos.html