Air-to-air heat pump: prinsipyo ng pagpapatakbo, disenyo, pagpili at mga kalkulasyon

Gusto mo bang mag-install ng convector heating sa iyong bahay, kung saan ginagamit ang air-to-air heat pump para magpainit ng coolant, na nagbibigay ng malaking tipid sa mga gastos sa pagpainit? Sumang-ayon na ang pagkuha ng ganap na pag-init sa isang kumpanya na may mainit na tubig na halos walang bayad ay isang napaka-kaakit-akit na gawain.

Ngunit hindi mo alam kung paano bumuo ng gayong sistema upang magpainit ng mga silid sa isang alternatibong paraan at makakuha ng mainit na tubig para sa mga pangangailangan sa tahanan?

Tutulungan ka naming ayusin ang isyung ito - ang artikulo ay sumasaklaw sa prinsipyo ng pagpapatakbo at disenyo ng bomba. Ang ganitong sistema ay kailangang gumastos lamang ng enerhiya sa pagpapatakbo ng compressor, at ang pangunahing dami ng init ay kukunin lamang mula sa kalye mula sa atmospera, kung saan hindi pa kami hinihiling na magbayad ng pera.

Isinasaalang-alang din ang mga pakinabang ng pagpapatupad nito sa system at ang mga makabuluhang disadvantages. Ang espesyal na pansin ay binabayaran sa pagpili at pagkalkula ng bomba.

At para sa mga gustong gawin ang lahat gamit ang kanilang sariling mga kamay, iminumungkahi namin ang pagtatayo ng naturang bomba sa iyong sarili, gamit ang mga magagamit na materyales. Upang makatulong, nagbibigay kami ng mga photographic na materyales at mga rekomendasyon sa video sa disenyo at pagpapatakbo ng isang air heat pump.

Mga katangian ng air-to-air heat pump

Ang anumang heat pump ay kabilang sa mga kagamitan mula sa globo alternatibong enerhiya. Kinukuha nito ang thermal energy ng mga masa ng hangin sa kalye, mula sa nakapalibot na espasyo sa loob ng bahay, upang mapainit ang mga residential at non-residential na bagay dito.

Hindi ito gumagamit ng anumang nasusunog na panggatong.

Panlabas na heat pump (TN) air-to-air ay katulad ng isang inverter air conditioner, split system mula sa panlabas at panloob na bloke.

At ayon sa prinsipyo ng pagpapatakbo, ito ay mas nakapagpapaalaala sa isang refrigerator, tanging ito ay kumikilos "kabaligtaran". Ngunit hindi tulad ng pareho sa kanila, ang heat pump na ito ay may kakayahang magpalamig at magpainit ng mga masa ng hangin sa bahay.

Ang heat pump ay kumukuha ng mababang-grade na thermal energy mula sa panlabas na kapaligiran at pinapainit ang hangin sa silid kasama nito sa komportableng temperatura

Prinsipyo ng pagpapatakbo at panloob na istraktura

Ang pagpapatakbo ng isang air-to-air HP ay batay sa isang simpleng pisikal na kababalaghan ng thermodynamics - kapag ang isang likido ay sumingaw, pinapalamig nito ang ibabaw kung saan ito nakakalat. Halimbawa, ang singaw sa ibabaw ng isang mug ng mainit na tsaa ay nagpapakita ng parehong epekto.

Ang isang regular na refrigerator ay gumagana sa prinsipyong ito. Sa loob nito ay mga tubo kung saan ang nagpapalamig ay nagpapalipat-lipat sa ilalim ng mataas na presyon. Ito ay tumatagal ng init mula sa loob ng freezer, nagiging bahagyang mas mainit.

Pagkatapos ang nakolektang init ay inilabas sa hangin ng silid sa pamamagitan ng isang heat exchanger (ang ihawan sa likod ng refrigerator).

Sa taglamig, pinapainit ng air-to-air heat pump ang hangin sa silid, at sa tag-araw ay maaari itong palamigin

At upang ang nagpapalamig ay lumamig sa operating temperatura, ito ay naka-compress sa isang compressor. Bukod dito, sa panahon ng operating cycle freon sa loob ng system compressor-condenser-evaporator patuloy na nagbabago mula sa gas tungo sa likido at pabalik.

Ang isang air source heat pump ay gumagana nang eksakto sa parehong paraan. Tanging ito ay tumatagal ng init mula sa kalye, at hindi mula sa isang saradong freezer. Kahit na nagyelo sa labas, marami pa rin ang thermal energy sa atmosphere.

Upang makagawa ng init, kailangan lang ng heat pump ang enerhiya na ginugol para patakbuhin ang compressor. Ipinapakita ng diagram nang detalyado ang proseso ng paglipat ng init

Ang isang air-to-air heat pump ay binubuo ng mga sumusunod na elemento:

• tagapiga;
• pangsingaw na may sapilitang air fan;
• balbula ng pagpapalawak;
• mga tubo ng tanso para sa pumping freon sa pagitan ng kalye at ng bahay;
• condenser na may bentilador na nagbibigay ng pinainit na hangin sa silid.

Ang unang tatlong elemento ay bumubuo sa panlabas na yunit, at ang huli ay kabilang sa panloob na bahagi ng heat pump. Ang heat-insulated copper tubes ay idinisenyo para sa tuluy-tuloy na paggalaw ng coolant sa pagitan ng mga split system module na ito.

Ang paggalaw ng freon sa isang heat pump ay nangyayari sa isang mabisyo na bilog, bilang isang resulta kung saan ito ay patuloy na nagkontrata at lumalawak.

Ang operating algorithm ng isang air-to-air heat pump ay ang mga sumusunod:

1. Ang panlabas na hangin ay iginuhit sa panlabas na yunit ng isang bentilador at pinipilit sa pamamagitan ng mga palikpik ng panlabas na pangsingaw. Ang freon na nagpapalipat-lipat sa pamamagitan ng heat exchanger ay sumisipsip ng thermal energy na magagamit dito, habang dumadaan sa isang gas na estado.
2. Ang gas pagkatapos ay pumapasok sa condenser, kung saan ito ay naka-compress. At pagkatapos ito ay pumped sa pamamagitan ng tanso pipe sa panloob na yunit.
3. Sa isang condenser na matatagpuan sa bahay, ang gas ay nagiging likido, na naglilipat ng init sa panloob na hangin.
4. Pagkatapos ang labis na presyon ay inilabas sa pamamagitan ng balbula ng pagpapalawak, at ang likidong freon ay muling ipinadala sa pangunahing pangsingaw.

Ang temperatura ng freon na pumapasok sa panlabas na yunit ay palaging mas mababa kaysa sa nakapaligid na temperatura. Samakatuwid, palaging tumatagal ng init mula sa kapaligiran.

Ngunit ang antas ng "paglamig" ng coolant sa system ay pare-pareho, at ang temperatura sa labas ay patuloy na nagbabago.Para sa kadahilanang ito, sa matinding frosts, nawawala ang pagiging epektibo ng TN.

Ang cycle ng paggalaw ng coolant ng isang air-to-air heat pump: 1. ito ay pinipiga ng isang compressor, 2. ito ay namumuo sa heat exchanger, nagbibigay ng init, 3. pumapasok ito sa panlabas na heat exchanger sa anyo. ng isang likido, 4. ito ay sumingaw doon, kumukuha ng thermal energy ng panlabas na kapaligiran sa panahon ng pagsingaw, 5. babalik muli sa kapasitor

Upang madagdagan ang kapangyarihan ng heat pump, ang mga ibabaw ng condenser at evaporator ay ginawang mas malaki hangga't maaari. At para sa walang patid na operasyon sa taglamig, ang panlabas na heat exchanger ay nilagyan ng sarili nitong defrosting system.

Mga kalamangan at kahinaan ng isang air heat pump

Ang bawat teknikal na kumplikadong sistema ay may sariling mga pakinabang at disadvantages. Ang mga brochure sa pag-advertise ay isang bagay, ngunit sa katotohanan, ang mga may-ari ng mga heat pump ay may panganib na makatagpo ng ilang mga problema.

Ang mga air-to-air heating/cooling unit ay kapaki-pakinabang para sa ilang kadahilanan.

Ang pangunahing bentahe ay kinabibilangan ng:

• Kagalingan sa maraming bagay. Pinapayagan ka ng mga system na magpainit at magpalamig ng mga silid depende sa layunin ng silid, mga pangangailangan at ang klimatiko na panahon.
• Kabaitan sa kapaligiran. Ginagawa nilang posible na ganap na ihinto ang pagsunog ng natural na gas, karbon, kahoy na panggatong, atbp., na nagpaparumi sa natural na kapaligiran ng mga produkto ng pagkasunog.
• Madaling i-install. Ang pag-assemble ng isang sistema mula sa mga bahagi na ginawa ng pabrika ay hindi mahirap. Maaari kang bumuo ng isang heat pump sa iyong sarili gamit ang mga magagamit na materyales.
• Kaligtasan sa sunog. Ang proseso ng pagbuo ng init ay hindi kasama ang paggamit ng gasolina. Kahit na ang mga pagkagambala sa pagpapatakbo ng pag-install ay hindi hahantong sa sunog.
• Matipid. Ang mga ito ay kaakit-akit dahil sa kanilang mataas na heat transfer coefficient sa minimal na gastos (para sa 1 kW ng kuryenteng natupok ay gumagawa sila ng 4-5 kW ng init). Bilang karagdagan, mabilis silang nagbabayad para sa kanilang sarili.
• Affordability. Ang halaga ng mga factory-made system ay nagpapahintulot sa halos lahat na bumili ng heat pump. Ang isang self-made na pag-install ay halos libre.
• Dali ng paggamit. Ang pinaka-technically kumplikadong aparato sa system ay ang compressor, ang pagpapanatili na mahirap makayanan. Sa karaniwang pagkarga ng mga heat pump, ang mga compressor ay bihirang mabibigo bago ang oras na ipinangako ng tagagawa.

Upang ayusin ang pagpainit sa isang silid ito ay sapat na mag-install ng split system, nakabitin ang isang panlabas na module sa harapan, at isang convector sa panloob na dingding. Upang magpainit ng ilang mga silid, kakailanganin mong mag-install ng mga pinainit na channel ng pamamahagi ng hangin.

Para sa bawat kilowatt ng kuryenteng natupok, ang heat pump ay gumagawa ng hanggang limang kilowatt ng thermal energy

Ang lahat ng kontrol ng air-to-air heat pump ay isinasagawa sa pamamagitan ng built-in na automation. Hindi mo kailangang magbayad ng espesyal na pansin sa pagpapatakbo at pagsasaayos ng system na ito. Kakailanganin mo lamang na regular na linisin ang mga filter ng hangin at palitan ang mga ito paminsan-minsan.

Kabilang sa mga negatibong aspeto ng mga heat pump ay:

• kahit na hindi gaanong mahalaga, ngunit ingay pa rin sa background;
• direktang pag-asa ng kahusayan ng system sa panlabas na temperatura;
• pagtaas ng konsumo ng kuryente kapag lumalamig sa labas;
• alikabok na patuloy na nakabitin sa hangin dahil sa tuluy-tuloy na operasyon ng fan at air convection sa silid;
• pagtitiwala sa suplay ng kuryente (para sa walang patid na operasyon ay kakailanganin ang generator).

Sa mga temperatura sa labas hanggang -10°C, lahat ay gumagana nang perpekto; ang init na kinuha mula sa kalye ay sapat na upang lumikha ng mga komportableng kondisyon sa bahay. Ngunit sa karagdagang paglamig, bumababa ang kahusayan ng cutting pump.

Kung ang cottage ay itinayo sa isang lugar na may malamig na klima at matinding frosts sa taglamig, hindi mo magagawa nang walang karagdagang boiler o fireplace.

Sa mainit-init na klima, ang isang air source heat pump ay nakayanan ang mga gawain sa pag-init ng isang pribadong bahay nang walang anumang mga problema, ngunit sa matinding frost, ang isang karagdagang pinagmumulan ng init ay hindi masasaktan.

Para sa pag-aayos ng pag-init ng hangin Ang ganitong mga sistema ay perpekto. Minimum na pagkonsumo ng enerhiya, pagsisikap sa pag-install at mga problema sa pagpapanatili. Ngunit hindi sila maaaring magpainit ng tubig. Upang gawin ito, kakailanganin mong mag-install din ng boiler o kumonekta sa mga sentralisadong network.

Ang mga air-to-air heat pump ay ang pinakamainam na paraan upang magpainit ng mga gusaling gawa sa kahoy o SIP. Ang ganitong mga gusali ay may mababang pagkawala ng init, at ang kapasidad ng air heat pump para sa pagpainit sa kanila ay sagana.

Sa tag-araw, maaaring gumamit ng air-to-air heat pump para magpainit ng tubig sa pool

Mga pangunahing pagkakaiba mula sa air conditioning

Sa panlabas, ang isang air-to-air heat pump ay katulad ng isang air conditioner ng sambahayan. Ngunit mayroon itong sariling natatanging tampok sa disenyo at teknikal na katangian.

Ang unang aparato ay ginagamit bilang pangunahing pinagmumulan ng pag-init, na nagpapatakbo sa buong taon. At ang pangalawa ay mas inilaan para sa paglamig ng hangin sa init ng tag-init.

Ang pangunahing pag-andar ng isang heat pump ay pagpainit. Gayunpaman, maraming mga modelo ang may kakayahang magpalamig ng panloob na hangin. Ngunit sa operating mode na ito ay makabuluhang mas mababa ang mga ito sa air conditioner sa mga tuntunin ng kahusayan ng enerhiya. Ito ay sa halip ay isang matinding kaso ng kanilang paggamit.

Sa hitsura, ang air conditioner at air heater ay magkatulad, ngunit may ganap na magkakaibang mga layunin at mga katangian ng pagganap

Sa kabilang banda, marami mga air conditioner ng inverter maaaring magpainit ng panloob na hangin. Ngunit kumokonsumo sila ng mas maraming kuryente kaysa sa mga heat pump. Ang bawat aparato ay may sariling layunin.

Ang paggamit ng air-to-air HP ay pangunahing isang paglipat sa nababagong mapagkukunan ng enerhiya.

Ang mga sistemang ito ay cost-effective, sa kabila ng malaking paunang puhunan ng pera. Ang pagbawas sa mga bayarin sa pag-init ay nagbabayad para sa lahat ng mga paunang gastos.

Pagpili at pagkalkula ng isang heat pump

Ang isang air-to-air heat pump ay magiging epektibo lamang kung ito ay napili nang tama. Kinakailangang kalkulahin nang maaga ang kapangyarihan nito depende sa square footage ng bahay. At pagkatapos lamang tingnan ang mga presyo ng iba't ibang mga tagagawa.

Ang mga kalkulasyon ay gumagamit ng koepisyent ng kahusayan ng enerhiya na COP (ang ratio ng kapangyarihan ng HP sa enerhiya na ginugol).

Sa ilalim ng "mga kondisyon ng greenhouse" madalas itong umabot sa 4-5 puntos, at ang pinaka-modernong mga modelo ay umabot sa 7-8. Gayunpaman, kapag ang temperatura sa labas ay bumaba sa -15-20°C, ang figure na ito ay bumaba nang husto sa dalawa lamang.

Ang heat pump ay gumagawa ng pinakamainam na pagganap ng pag-init sa mga temperatura sa labas na -10...+10 degrees Celsius, kaya tumatagal ito ng hanggang ¾ ng enerhiya ng init mula sa kalye

Sa pagkalkula ng pag-init ng hangin dapat isaalang-alang:

• thermal insulation at insolation ng mga lugar;
• lugar ng mga silid;
• bilang ng mga taong naninirahan sa cottage;
• pangkalahatang klimatiko na kondisyon ng lugar kung saan matatagpuan ang bahay.

Para sa karamihan ng mga tahanan, humigit-kumulang 0.7 kW ng heat pump power ang kailangan para sa bawat sampung metro kuwadrado. Ngunit ang lahat dito ay medyo arbitrary. Kung ang mga kisame ay mas mataas kaysa sa 2.7 m o ang mga dingding at bintana ay hindi maganda ang pagkakabukod, kung gayon mas maraming init ang kinakailangan.

Maraming mga tagagawa ng air-to-air heat pump sa parehong Asya at Europa.

Ang mga system ay may magagandang review mula sa Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Tagapagdala, Aertec, Panasonic At Toshiba. Halos lahat ng kanilang mga modelo ay inangkop sa mga kondisyon ng domestic operating at napatunayang mabuti ang kanilang mga sarili.

Kahit na may mga boltahe na surge, hindi sila masira at patuloy na gumagana nang maayos pagkatapos buksan ang kuryente.

Ang presyo ng pagpapatakbo ng mga air heat pump ay nag-iiba mula 90 hanggang 450 libong rubles. Dito, marami ang nakasalalay hindi lamang sa kapangyarihan ng yunit, kundi pati na rin sa karagdagang pag-andar at bansa ng paggawa.

Mga napiling modelo na umakma:

• mga filter para sa paglilinis ng hangin at pagdidisimpekta;
• backup na mga heater;
• mga electric generator;
• Mga module ng GSM para sa pamamahala ng system;
• mga ionizer at ozonizer.

Ipinapakita ng pagsasanay na sa mga frost sa ibaba -15 ° C, ang mga silid na pinainit lamang ng isang heat-air pump ay nagiging malamig. At nang walang karagdagang pampainit, ang mga silid ay lantaran na hindi komportable ang amoy.

Gayunpaman, sa mga rehiyon sa timog, kung saan bihira ang mga frost, medyo epektibo ang HP at higit pa sa pagbibigay-katwiran sa pera na ginugol sa pamamagitan ng pag-save ng mga mapagkukunan ng enerhiya.

Gawa sa bahay mula sa isang lumang refrigerator

Medyo mahirap mag-assemble ng air-to-air heat pump mula sa mga indibidwal na compressor at condenser na walang espesyal na kaalaman sa engineering. Ngunit para sa isang maliit na silid o greenhouse, maaari mong gamitin ang isang lumang refrigerator.

Ang pinakasimpleng air heat pump ay maaaring gawin mula sa refrigerator sa pamamagitan ng pagpapahaba ng isang air duct papunta dito mula sa kalye at pagsasabit ng fan sa likurang grille ng heat exchanger.

Upang gawin ito, kailangan mong gumawa ng dalawang butas sa front door ng refrigerator. Sa pamamagitan ng una, ang hangin sa kalye ay papasok sa freezer, at sa pamamagitan ng pangalawang ibaba, ito ay ilalabas pabalik sa kalye.

Kasabay nito, sa panahon ng pagpasa nito sa loob ng silid, ibibigay nito ang bahagi ng init na naroroon sa freon.

Maaari mo ring itayo ang refrigeration machine sa dingding na ang pinto ay nakabukas sa labas, at ang heat exchanger sa likod sa silid. Ngunit dapat itong isaalang-alang na ang kapangyarihan ng naturang pampainit ay magiging maliit, at kumonsumo ito ng maraming kuryente.

Ang hangin sa silid ay pinainit ng isang heat exchanger sa likod ng refrigerator. Gayunpaman, ang naturang heat pump ay maaari lamang gumana sa mga temperatura sa labas na hindi mas mababa sa plus limang Celsius.

Ang mga gamit sa bahay na ito ay inilaan para sa panloob na paggamit lamang.

Sa isang malaking cottage, ang air heating system ay kailangang dagdagan ng mga air duct na namamahagi ng mainit na hangin nang pantay-pantay sa lahat ng mga silid.

Ang pag-install ng isang air-to-air heat pump ay napakasimple. Kinakailangan na i-install ang panlabas at panloob na mga bloke, at pagkatapos ay ikonekta ang mga ito sa isa't isa gamit ang isang circuit na may coolant.

Ang unang bahagi ng system ay naka-install sa labas: direkta sa harapan, bubong o sa tabi ng gusali. Ang pangalawa sa bahay ay maaaring ilagay sa kisame o dingding.

Inirerekomenda na i-install ang panlabas na yunit ng ilang metro mula sa pasukan sa cottage at malayo sa mga bintana; huwag kalimutan ang tungkol sa ingay na ginawa ng fan.

At ang panloob ay naka-install upang ang daloy ng mainit na hangin mula dito ay kumakalat nang pantay-pantay sa buong silid.

Kung plano mong magpainit ng bahay na may maraming kuwarto sa iba't ibang palapag gamit ang air-to-air heat pump, kakailanganin mong mag-install ng sistema ng forced-air ventilation ducts.

Sa kasong ito, mas mahusay na mag-order ng proyekto mula sa isang karampatang inhinyero, kung hindi man ang kapangyarihan ng pampainit ay maaaring hindi sapat para sa lahat ng mga lugar.

Ang metro ng kuryente at protective device ay dapat na makatiis sa mga peak load na nabuo ng heat pump. Kapag may biglang malamig na snap sa labas, ang compressor ay nagsisimulang kumonsumo ng kuryente nang maraming beses nang higit kaysa karaniwan.

Pinakamainam na maglagay ng hiwalay na linya ng supply mula sa panel ng pamamahagi para sa naturang air heater.

Ang partikular na pansin ay dapat bayaran sa pag-install ng mga freon pipe. Kahit na ang pinakamaliit na chips sa loob ay maaaring makapinsala sa kagamitan ng compressor.

Hindi mo magagawa nang walang mga kasanayan sa paghihinang ng tanso dito. Sa pangkalahatan, dapat na ipagkatiwala ang paglalagay ng nagpapalamig sa isang propesyonal upang maiwasan ang mga problema sa pagtagas ng nagpapalamig sa ibang pagkakataon.

Ang mga sunud-sunod na tagubilin para sa paggawa ng heat pump mula sa refrigerator ay inilarawan sa Ang artikulong ito.

Mga konklusyon at kapaki-pakinabang na video sa paksa

Prinsipyo ng pagpapatakbo ng air-to-air thermal split system:

Air heat pump sa sistema ng pag-init ng isang dalawang palapag na bahay:

Inverter air conditioner o air heat pump - alin ang mas mahusay?

Ang mga air-to-air heat pump ay napakahusay na mga device. Ang mga ito ay madaling mapanatili, maginhawang gamitin at matipid.

Mayroon na ngayong malaking hanay ng mga katulad na sistema na ibinebenta; maaari kang pumili ng pag-install ng heating para sa anumang bahay. Kailangan mo lamang na kalkulahin nang tama ang kapangyarihan nito, pagkatapos ay magsisilbi itong epektibo sa loob ng maraming taon.

Ano sa palagay mo ang kahusayan at pagiging posible ng paggamit ng air-to-air heat pump? Ibahagi ang iyong opinyon, mag-iwan ng feedback sa paggamit ng mga yunit at magtanong. Ang form ng komento ay matatagpuan sa ibaba.