Тепловой насос был изобретён в середине XX-го века, а теоретические основы его работы были заложены за сто лет до этого. В странах, где вопросы энергосбережения и экологии вошли в частную жизнь, применение таких систем поддерживается законодательно и перестало быть экзотикой. Отечественным застройщикам и специалистам по отоплению здесь непривычно всё: принцип работы, эффективность и экономическая обоснованность применения в суровом климате.
На основе законов термодинамики
Тепловые насосы воздух — воздух — как холодильники и кондиционеры — используют выделение или поглощение теплоты рабочим веществом, называемым холодильным агентом, при переходе из жидкого состояния в газообразное (кипение) и наоборот (конденсация). Эти процессы проходят в специальных устройствах: испарителе и конденсаторе, встроенные в состав двух технологических контуров холодильного и климатического оборудования для дома.
Основной вид хладагента в таких агрегатах — фреон — углеводородистое соединение на основе метана или этана, содержащее атомы фтора, хлора или брома. В отечественной практике такие вещества принято называть хладонами. Низкая температура кипения позволяет хладагенту реагировать на незначительное тепло, содержащиеся в окружающей среде в низкопотенциальных источниках. В зависимости от среды, откуда берётся тепловая энергия для контура с испарителем, и вида теплоносителя, излучающего тепло для отопления дома, различают несколько типов теплового насоса:
- грунт — вода;
- вода — вода;
- воздух — вода;
- воздух — воздух.
Обогреватели последнего вида — самые экономичные.
Рабочий цикл и устройство насоса воздух — воздух
Процесс начинается с нагнетания наружного воздуха в камеру испарителя. Хладагент забирает из него тепло и переходит в газообразное состояние. С помощью компрессора создаётся давление, при котором температура газа возрастает до 60 ⁰ C. Хладагент поступает в конденсатор, где он осаждается в жидкость, отдавая тепло воздуху, подаваемому в помещения. Жидкий хладагент возвращается в первый контур с испарителем.
Для повышения эффективности работы воздушного теплового насоса устанавливается дроссельный клапан между конденсатором и испарителем. Он исключает движение газа в обратном направлении. Для тепла монтируется система воздуховодов с решётками или отдельные тепловентиляторы. В зависимости от проекта применяется два типа отопительной системы. К наружному блоку подключается или один внутренний, или несколько, каждый со своим блоком управления и специфическими характеристиками теплоотдачи для данного помещения.
Комплектация подобного устройства дополняется автоматическими системами контроля температуры и давления. В самых современных тепловых насосах применяется функция удалённого управления через интернет.
Преимущества
- Простота и экономичность монтажа: не требуются объёмные земляные или буровые работы (как при использовании тепла грунта). Срок окупаемости ниже, чем у других видов тепловых насосов — от 5 лет.
- Эффективен для любой климатической зоны.
- Возможно применение в качестве дополнительной системы отопления в готовом доме — стоимость расходов на отопление снижается кардинально.
- Высокий КПД. На 1 кВт затраченной электроэнергии приходится до 5 кВт выработанной тепловой энергии.
- Малое потребление электроэнергии.
- Полная пожаро- и взрывобезопасность.
- Компактные размеры основных устройств, бесшумность работы.
- В летний период применяется для кондиционирования помещений. Есть агрегаты с функциями осушения и увлажнения.
Минусы
- Энергоэффективность теплового насоса резко падает при температуре на улице ниже -15 ⁰ C.
- Требуются повышенные меры по теплоизоляции здания.
- Насос данного типа трудно использовать без дополнительных затрат для обеспечения ГВС.
- Может способствовать перемещению частиц пыли, вызывая аллергию
Насосы системы воздух — воздух: модели и цены
| Производитель | Модель | Особенности | Цена, рубли |
| Toschiba | RAS-07PKVP | Фильтрация и ионизация воздуха, площадь обогрева — 40 м2, внутренний блок: 295х790х242 мм; наружный блок: 550х780х290 мм | 53500 |
| Goodman | Наружный блок CPKF4B-50 | Низкая шумность, подача воздуха вверх, теплообменник из меди, производительность по теплу 13,7 кВт | 176000 |
| Внутренний блок CAPF 4860 C6. | Высококачественная сталь, пластиковые поддоны для сбора конденсата, съёмная панель | 65000 | |
| General | ASHG09 Nordik | Протестировано до — 30⁰ C , сверхтихий режим работы, дезодорирующие фильтры, площадь обогрева 50 м2 | 71920 |
| Watercott | Basic Line BM 7010 | Моноблок, низкое потребление энергии, специальная звукоизоляция, не содержащий хлора хладагент | 360380 |
| Daikin | Nexura | Стильный дизайн, напольный, настенный или встроенный внутренний блок, энергоэффективность до 400% | 142490 |
| Mitsubishi | Zubadan Muz – FH50VEHZ | Эффективен при диапазоне наружных температур от -25⁰ C до +24⁰ C , быстрое оттаивание внешнего блока | 229 830 |
Тепловой насос воздух-воздух своими руками
Наружные и внутренние блоки для альтернативной воздушной системы отопления типа — продукт высокотехнологичный. Производители требуют проводить установку, подключение уличных и домашних устройств теплового насоса, монтаж воздуховодов только силами аттестованных специалистов, что повышает общие затраты на отопление дома.
Практика домашних мастеров показывает, что им доступен не только монтаж системы подвода тепла в нужное место помещения, но и изготовление самих агрегатов насоса — испарителя и конденсатора. Для этого используются компоненты бывших холодильных установок — вентиляторы, компрессоры, двигатели, блоки управления и т.д. Для владеющих сваркой изготовление змеевика из медной трубки — реальная задача.
Такой подход позволяет не только снизить в разы стоимость теплового насоса и всей системы отопления, но и подогнать их параметры под нужды конкретного объекта.