Luft-till-luft värmepump: funktionsprincip, design, val och beräkningar

Vill du installera konvektorvärme i ditt hem, där en luft-till-luft värmepump används för att värma kylvätskan, vilket ger betydande besparingar på uppvärmningskostnaderna? Håller med om att att få fullvärdig uppvärmning i ett företag med varmvatten praktiskt taget gratis är ett mycket lockande företag.

Men du vet inte hur man bygger ett sådant system för att värma rum på ett alternativt sätt och få varmvatten för husbehov?

Vi hjälper dig att reda ut det här problemet - artikeln täcker principen för drift och design av pumpen. Ett sådant system kommer att behöva spendera energi endast på driften av kompressorn, och huvudvolymen av värme kommer helt enkelt att tas från gatan från atmosfären, för vilken vi ännu inte har blivit ombedda att betala pengar.

Fördelarna med dess implementering i systemet och betydande nackdelar beaktas också. Särskild uppmärksamhet ägnas åt valet och beräkningen av pumpen.

Och för dem som gillar att göra allt med sina egna händer, föreslår vi att du bygger en sådan pump själv med hjälp av tillgängliga material. Till hjälp tillhandahåller vi fotografiskt material och videorekommendationer om design och drift av en luftvärmepump.

Egenskaper för luft-till-luft värmepump

Vilken värmepump som helst tillhör utrustning från sfären alternativ energi. Den tar den termiska energin från luftmassorna på gatan, från det omgivande utrymmet inomhus, för att värma bostads- och icke-bostadsobjekt med den.

Den använder inga brännbara bränslen.

Extern värmepump (TN) luft-till-luft liknar en inverter luftkonditionering, delat system från det yttre och inre blocket.

Och enligt funktionsprincipen påminner det mer om ett kylskåp, bara det fungerar "tvärtom". Men till skillnad från dem båda kan denna värmepump både kyla och värma luftmassorna i huset.

Värmepumpen tar låggradig termisk energi från utomhusatmosfären och värmer rumsluften med den till behagliga temperaturer

Funktionsprincip och intern struktur

Driften av en luft-till-luft HP är baserad på ett enkelt fysikaliskt fenomen av termodynamik - när en vätska förångas kyler den ytan från vilken den sprids. Till exempel visar ånga över en mugg varmt te samma effekt.

Ett vanligt kylskåp fungerar på denna princip. Inuti den finns rör genom vilka köldmediet cirkulerar under högt tryck. Den tar värme från insidan av frysen och blir lite varmare.

Därefter släpps den uppsamlade värmen ut i rummets luft genom en värmeväxlare (gallret på baksidan av kylskåpet).

På vintern värmer luft-luftvärmepumpen rumsluften och på sommaren kan den kyla den

Och för att köldmediet ska svalna till driftstemperaturer komprimeras det i en kompressor. Dessutom, under driftscykeln freon inuti systemet kompressor-kondensor-förångare ständigt förändras från gasformigt till flytande och tillbaka.

En luftvärmepump fungerar på exakt samma sätt. Bara det tar värme från gatan, och inte från en stängd frys. Även om det är frostigt ute finns det fortfarande mycket värmeenergi i atmosfären.

För att producera värme behöver en värmepump bara den energi som går åt för att driva kompressorn. Diagrammet visar i detalj värmeöverföringsprocessen

En luft-till-luft värmepump består av följande element:

• kompressor;
• förångare med forcerad luftfläkt;
• expansionsventil;
• kopparrör för att pumpa freon mellan gatan och huset;
• kondensor med en fläkt som tillför uppvärmd luft till rummet.

De tre första elementen utgör den externa enheten, och den sista tillhör den interna delen av värmepumpen. Värmeisolerade kopparrör är designade för kontinuerlig rörelse av kylvätska mellan dessa delade systemmoduler.

Förflyttningen av freon i en värmepump sker i en ond cirkel, som ett resultat av vilken den ständigt drar ihop sig och expanderar

Driftsalgoritmen för en luft-till-luft värmepump är följande:

1. Uteluft sugs in i utomhusenheten av en fläkt och tvingas genom fenorna på den externa förångaren. Freon som cirkulerar genom värmeväxlaren absorberar den termiska energin som finns i den, samtidigt som den övergår i ett gasformigt tillstånd.
2. Gasen kommer sedan in i kondensorn, där den komprimeras. Och sedan pumpas den genom kopparrör till inomhusenheten.
3. I en kondensor som finns i huset förvandlas gasen tillbaka till vätska och överför värme till inomhusluften.
4. Sedan släpps övertrycket genom expansionsventilen, och den flytande freonen skickas igen till den primära förångaren.

Temperaturen på freon som kommer in i den externa enheten är alltid lägre än den omgivande temperaturen. Därför tar det alltid värme från atmosfären.

Men nivån på "kylning" av kylvätskan i systemet är konstant, och utomhustemperaturen fluktuerar ständigt.Av denna anledning, i svår frost, förlorar TN sin effektivitet.

Rörelsecykeln för kylvätskan i en luft-till-luft värmepump: 1. den komprimeras av en kompressor, 2. den kondenserar i värmeväxlaren och avger värme, 3. den kommer in i den externa värmeväxlaren i form av av en vätska, 4. den avdunstar där och fångar den yttre miljöns termiska energi under avdunstning, 5. återgår till kondensatorn igen

För att öka värmepumpens effekt görs ytorna på kondensorn och förångaren så stora som möjligt. Och för oavbruten drift på vintern är den externa värmeväxlaren utrustad med ett eget avfrostningssystem.

För- och nackdelar med en luftvärmepump

Varje tekniskt komplext system har sina egna fördelar och nackdelar. Annonsbroschyrer är en sak, men i verkligheten riskerar ägare av värmepumpar att stöta på vissa problem.

Luft-till-luft värme/kyla enheter är fördelaktiga av ett antal skäl.

De viktigaste fördelarna inkluderar:

• Mångsidighet. Systemen låter dig värma och kyla rum beroende på rummets syfte, behov och klimatsäsong.
• Miljövänlighet. De gör det möjligt att helt sluta elda med naturgas, kol, ved etc., som förorenar den naturliga miljön med förbränningsprodukter.
• Lätt att installera. Att montera ett system från fabrikstillverkade komponenter är inte svårt. Du kan själv bygga en värmepump med tillgängliga material.
• Brandsäkerhet. Processen att generera värme involverar inte användning av bränsle. Även störningar i driften av installationen kommer inte att leda till bränder.
• Ekonomisk. De är attraktiva på grund av sin höga värmeöverföringskoefficient till minimala kostnader (för 1 kW förbrukad el producerar de 4–5 kW värme). Dessutom betalar de för sig snabbt.
• Prisvärdhet. Kostnaden för fabrikstillverkade system gör att nästan alla kan köpa en värmepump. En självgjord installation kommer att vara praktiskt taget gratis.
• Enkel användning. Den mest tekniskt komplexa enheten i systemet är kompressorn, vars underhåll är svårt att hantera. Med den typiska belastningen av värmepumpar, misslyckas kompressorer sällan före den tid som utlovats av tillverkaren.

För att organisera uppvärmning i ett rum räcker det installera ett delat system, hängande en extern modul på fasaden och en konvektor på innerväggen. För att värma flera rum måste du installera uppvärmda luftdistributionskanaler.

För varje kilowatt el som förbrukas producerar värmepumpen upp till fem kilowatt värmeenergi

All styrning av luft-luftvärmepumpen utförs av inbyggd automation. Du behöver inte ägna särskild uppmärksamhet åt driften och konfigurationen av detta system. Du behöver bara rengöra luftfiltren regelbundet och byta dem då och då.

Bland de negativa aspekterna av värmepumpar är:

• om än obetydligt, men fortfarande bakgrundsljud;
• direkt beroende av systemeffektivitet på extern temperatur;
• ökad energiförbrukning när det blir kallt ute;
• damm som ständigt hänger i luften på grund av den kontinuerliga driften av fläkten och luftkonvektion i rummet;
• beroende av strömförsörjning (för oavbruten drift kommer en generator att krävas).

Vid utetemperaturer ner till -10°C fungerar allt perfekt, värmen som tas från gatan räcker till för att skapa bekväma förhållanden i huset. Men med ytterligare kylning minskar skärpumpens effektivitet.

Om stugan är byggd i ett område med kallt klimat och svår frost på vintern, kan du inte klara dig utan en extra panna eller öppen spis.

I varma klimat klarar en luftvärmepump uppvärmningsuppgifterna i ett privat hem utan problem, men i svår frost skadar inte en extra värmekälla

För arrangemang av luftvärme Sådana system är idealiska. Minimal energiförbrukning, installationsansträngning och underhållsproblem. Men de kan inte värma vatten. För att göra detta måste du dessutom installera en panna eller ansluta till centraliserade nätverk.

Luft-till-luft värmepumpar är det optimala sättet att värma upp byggnader av trä eller SIP. Sådana byggnader har låga värmeförluster, och luftvärmepumpens kapacitet för att värma dem är riklig.

På sommaren kan en luft-luftvärmepump användas för att värma poolvattnet

Grundläggande skillnader från luftkonditionering

Externt liknar en luft-till-luft värmepump en hushållsluftkonditionering. Men den har sina egna distinkta designegenskaper och tekniska egenskaper.

Den första enheten används som huvudkälla för uppvärmning och fungerar året runt. Och den andra är mer avsedd för att kyla luften i sommarvärmen.

En värmepumps huvudfunktion är uppvärmning. Men många modeller kan även kyla inomhusluften. Men i detta driftläge är de betydligt sämre än luftkonditioneringen när det gäller energieffektivitet. Detta är snarare ett extremfall av deras användning.

Till utseendet är luftkonditioneringen och luftvärmaren lika, men har helt olika syften och prestandaegenskaper

Å andra sidan, många inverter luftkonditioneringsapparater kan värma inomhusluften. Men de förbrukar mycket mer el än värmepumpar. Varje enhet har sitt eget syfte.

Användningen av luft-till-luft HP är i första hand en övergång till förnybara energikällor.

Dessa system är kostnadseffektiva, trots den stora initiala investeringen av pengar. Minskningen av uppvärmningskostnaderna betalar alla initiala kostnader.

Val och beräkningar av en värmepump

En luft-till-luft värmepump kommer bara att fungera om den är rätt vald. Det är nödvändigt att beräkna dess kraft i förväg beroende på husets kvadratmeter. Och först då titta på priserna hos olika tillverkare.

Beräkningarna använder energieffektivitetskoefficienten COP (förhållandet mellan HP-effekten och den förbrukade energin).

Under "växthusförhållanden" når den ofta 4–5 poäng, och de modernaste modellerna når 7–8. Men när utetemperaturen sjunker till -15–20°C sjunker denna siffra kraftigt till endast två.

Värmepumpen ger optimal värmeprestanda vid utomhustemperaturer på -10...+10 grader Celsius, så den tar upp till ¾ av värmeenergin från gatan

På beräkning av luftvärme måste beaktas:

• värmeisolering och isolering av lokaler;
• område av rum;
• antal personer som bor i stugan;
• allmänna klimatförhållanden i området där huset ligger.

För de flesta bostäder behövs cirka 0,7 kW värmepumpseffekt för var tionde kvadratmeter. Men allt här är ganska godtyckligt. Om taken är högre än 2,7 m eller väggarna och fönstren är dåligt isolerade, kommer det att krävas mer värme.

Det finns många tillverkare av luft-till-luft värmepumpar i både Asien och Europa.

Systemen har bra recensioner från Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Bärare, Aertec, Panasonic Och Toshiba. Nästan alla deras modeller är anpassade till inhemska driftsförhållanden och har visat sig väl.

Även med spänningssprängningar går de inte sönder och fortsätter att fungera korrekt efter att strömmen slagits på.

Priset på luftvärmepumpar varierar från 90 till 450 tusen rubel. Här beror mycket inte bara på enhetens kraft, utan också på den extra funktionaliteten och tillverkningslandet.

Utvalda modeller kompletterar:

• filter för luftrening och desinfektion;
• reservvärmare;
• elektriska generatorer;
• GSM-moduler för systemhantering;
• jonisatorer och ozonisatorer.

Praxis visar att vid frost under -15 ° C blir rum som endast värms upp av en värmeluftpump svala. Och utan en extra värmare luktar rummen ärligt talat inte bekvämt.

Men i de södra regionerna, där sådan frost är sällsynt, är HP ganska effektivt och mer än motiverar de pengar som spenderas genom att spara energiresurser.

Hemlagad från ett gammalt kylskåp

Det är ganska svårt att montera en luft-till-luft värmepump från enskilda kompressorer och kondensorer utan specialiserad ingenjörskunskap. Men för ett litet rum eller växthus kan du använda ett gammalt kylskåp.

Den enklaste luftvärmepumpen kan tillverkas av ett kylskåp genom att förlänga en luftkanal in i den från gatan och hänga fläkten på värmeväxlarens bakgaller

För att göra detta måste du göra två hål i kylskåpets ytterdörr. Genom den första kommer gatuluften in i frysen och genom den andra nedre kommer den att släppas tillbaka till gatan.

Samtidigt, under sin passage genom den inre kammaren, kommer den att avge en del av värmen som finns i den till freon.

Du kan också enkelt bygga in kylmaskinen i väggen med dörren öppen utåt, och värmeväxlaren på baksidan in i rummet. Men det bör beaktas att kraften hos en sådan värmare kommer att vara liten, och den förbrukar mycket el.

Luften i rummet värms upp av en värmeväxlare på baksidan av kylskåpet. En sådan värmepump kan dock endast fungera vid utomhustemperaturer som inte är lägre än plus fem Celsius.

Dessa hushållsapparater är endast avsedda för inomhusbruk.

I en stor stuga kommer luftvärmesystemet att behöva kompletteras med luftkanaler som fördelar varm luft jämnt i alla rum

Installation av en luft-till-luft värmepump är extremt enkel. Det är nödvändigt att installera de externa och interna blocken och sedan ansluta dem till varandra med en krets med kylvätska.

Den första delen av systemet installeras utomhus: direkt på fasaden, taket eller bredvid byggnaden. Den andra i huset kan placeras på taket eller väggen.

Det rekommenderas att installera utomhusenheten några meter från ingången till stugan och bort från fönstren, glöm inte ljudet från fläkten.

Och den inre är installerad så att flödet av varm luft från den sprider sig jämnt i hela rummet.

Om du planerar att värma ett hus med flera rum på olika våningar med hjälp av en luft-till-luft värmepump måste du installera ett system med tvångsventilationskanaler.

I det här fallet är det bättre att beställa projektet från en kompetent ingenjör, annars kanske värmarens kraft inte räcker för alla lokaler.

Elmätaren och skyddsanordningen ska klara de toppbelastningar som värmepumpen genererar. När det plötsligt blir en köldknäck ute börjar kompressorn dra många gånger mer el än vanligt.

Det är bäst att lägga en separat matningsledning från fördelningspanelen för en sådan luftvärmare.

Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt installationen av freonrör. Även de minsta spån inuti kan skada kompressorutrustningen.

Du kan inte klara dig utan kopparlödning här. Generellt sett bör påfyllning av köldmedium anförtros en fackman för att undvika problem med köldmedieläckor senare.

Steg-för-steg-instruktioner för att göra en värmepump från ett kylskåp beskrivs i Denna artikel.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Funktionsprincipen för luft-till-luft termiskt delat system:

Luftvärmepump i värmesystemet i ett tvåvåningshus:

Inverter luftkonditionering eller luftvärmepump - vilket är bättre?

Luft-till-luft värmepumpar är mycket effektiva enheter. De är lätta att underhålla, bekväma att använda och ekonomiska.

Det finns nu ett stort utbud av liknande system till försäljning; du kan välja en värmeinstallation för alla hem. Du behöver bara korrekt beräkna dess kraft, då kommer den att fungera effektivt i många år.

Vad tycker du om effektiviteten och genomförbarheten av att använda luft-till-luft värmepumpar? Dela din åsikt, lämna feedback om användningen av enheterna och ställ frågor. Kommentarsformuläret finns nedan.