Принцип работы теплового насоса воздух-воздух — описание процесса

Принцип работы теплового насоса воздух-воздух не сильно отличается от водяных и грунтовых теплонасосов. Тем не менее, он имеет свои особенности. Для полного понимания, стоит рассмотреть его подробно.

Воздушный тепловой насос – самый дешевый и простой в монтаже среди всех видов такой техники. В этой статье мы рассмотрим как работает воздушный тепловой насос на тепло. Но не стоит забывать, что он может охлаждать помещение — в таком режиме его цикл повторяется в обратном порядке.

Принцип работы кратко

Тепловой насос (ТН) этого типа получает тепловую энергию из воздуха и передает ее в воздух. То есть, он охлаждает окружающую среду и нагревает помещение. По сути, он работает как кондиционер, включенный на обогрев. Но есть одно отличие – кондиционеры малоэффективны при низких температурах, а некоторые модели ТН могут давать тепло, даже если «за бортом» -20 мороза. Поэтому воздушный тепловой насос целесообразно использовать для отопления частного дома.

Полный цикл воздух-воздух

Для переноса тепла в теплонасосах используют хладагент (фреон) R407c, R410a, R22 или другие. Ниже приводим полный цикл его циркуляции для получения тепла:

• Охлажденный хладагент попадает в компрессор, где его сжимает до жидкого состояния и он нагревается за счет изменения давления.
• Попав в конденсатор, фреон отдает тепло в воздух через внутренний блок, охлаждается и его давление падает.
• Расширительный вентиль снижает его давление до минимума и температура падает еще ниже.
• Фреон переходит в газообразное состояние за счет уменьшения давления.
• Хладагент попадает в испаритель, где нагревается от воздуха вне помещения.
• Цикл повторяется снова.

В большинстве моделей хладагент сжимается настолько, что частично или полностью сжижается. В таком случае при испарении он сильнее охлаждается и может отобрать у наружного воздуха больше тепла. Но при этом потребление энергии будет выше.

Эффективность теплового насоса

Насколько хорошо будет работать теплонасос, зависит от трех факторов – температуры воздуха, фреона и компрессора. Чем теплее на улице, тем выше КПД насоса. Чем мощнее компрессор, тем большую температуру может он выдать, но и затраты электроэнергии будут выше.

Температура, при которой кипит хладагент, играет большую роль. Чем она ниже, тем проще получить тепло из окружающей среды и отдать его в помещение. Приводим температуры кипения самых распространенных фреонов:

• R22: -25;
• R404a: -30;
• R407c: -21;
• R410a: -37.

Если на улице холоднее, чем температура кипения фреона, он просто не будет испаряться и тепловой насос не сможет работать.

В среднем КПД теплового насоса воздух-воздух не превышает 400%. Если ТН для работы нужно затратить больше энергии, чем он сможет отдать в виде тепла, он просто не будет работать. Максимум тоже нельзя назвать – чем теплее снаружи, тем выше КПД. У каждой модели и марки этот показатель свой.

Что касается окупаемости — в каждом случае это индивидуально. На нее влияет температурный режим, стоимость монтажных работ, общее время работы за сезон.

Тепловой насос или кондиционер?

Принцип работы теплового насоса воздух-воздух такой же, как у кондиционера. Оба эти устройства работают за счет компрессора, сжимающего фреон. Основное отличие – его мощность. Тепловой насос рассчитан на работу при больших перепадах температуры внутри и снаружи помещения.

COP и EER кондиционера хуже, чем у теплового насоса. В нем установлен менее мощный компрессор, стенки фреоновых трубок, испарителя и конденсатора меньше. За счет этого стоимость одинаковых по мощности кондиционера и теплового насоса существенно отличается.

Режимы работы

Почти все тепловые насосы могут работать «на холод». Принцип работы при этом такой же, но все происходит в обратном порядке. Он просто нагреет воздух снаружи дома и охладит его внутри. Большое премущество такого типа тепловых насосов — нет затрат на монтаж и обслуживание системы отопления, нагретый воздух можно использовать с помощью систем вентиляции, фанкойлов и т.д.

На наружном блоке со временем соберется и намерзнет влага. Она мешает обмену тепла и для этого теплонасос время от времени размораживает ее. У каждой модели свои настройки такого режима, некоторые делают это с помощью ТЭНов, некоторые – за счет коротких включений режима охлаждения.

Современные воздушные тепловые насосы работают как инверторные кондиционеры, что повышает коэффициент энергоэффективности. Они не работают в режиме включен-выключен, а регулируют мощность работы в зависимости от потребностей.

Когда наружный блок обмерзает, его нужно размораживать чтобы не терять КПД теплового насоса.

Надеемся что статья была вам полезна. Свои вопросы и мнение вы можете оставить в комментариях. Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!