Воздушно-компрессорные тепловые насосы.

Основное отличие воздушного теплового насоса от всех остальных - простота установки и эксплуатации. Такой тепловой насос имеет наружный и внутренний блоки, соединенные между собой магистралью, по которой циркулирует хладагент рис. 3.3. Наружный блок устанавливается снаружи здания на любой высоте, а внутренний - в отведенном для него помещении.

Рис. 3.3. Воздушный тепловой насос

Принцип действия воздушно-компрессорных тепловых насосов аналогичен работы холодильной машины. Циркуляцию фреона по контуру обеспечивает компрессор и нагнетает его в конденсатор под давлением, отчего температура фреона резко повышается. Мощный вентилятор обдувает испаритель. Низкотемпературный носитель энергии внешний воздух, нагнетается вентилятором и обдувает испаритель, где находится хладагент. Испаритель сообщается с конденсатором, с которым они образуют замкнутую систему. Хладагент, нагреваясь от энергии внешнего воздуха, закипает, и в виде пара по имеющемуся контуру попадает в конденсатор, где снова переходит в жидкое состояние, отдавая тепло через теплообменник воде. Перешедший в состояние жидкости фреон снова попадает в испаритель, и цикл его преобразований начинается сначала.

Особенностью работы воздушного теплового насоса является зависимость КПД от температуры наружного воздуха. В зависимости от модели, хладагента, мощности и типа компрессора, эффективная работа воздушного теплового насоса может обеспечиваться при температурах ниже нуля и зависит от технических особенностей модели. Некоторые тепловые насосы обеспечивают эффективную работу при температурах до -10 ⁰С.

Как правило, все воздушные тепловые насосы комплектуются дополнительными ТЭНами для подогрева воды до необходимой температуры. ТЭНы начинают работать в том случае, когда температура наружного воздуха достигает пиковой отметки и сам тепловой насос не обеспечивает требуемых параметров. Такое техническое решение позволяет обеспечить нормальную работу системы при любых условиях.

Воздушные тепловые насосы небольшой мощности до 5 кВт выпускаются в виде моноблоков. В таком исполнении они не требуют установки раздельных наружного и внутреннего блоков. Достаточно установить один блок внутри помещения и подсоединить к нему воздуховоды, ведущие на улицу.

При установке воздушных тепловых насосов на предприятиях и производствах, где сбрасываются излишки тепла, КПД такой системы может достигать 450 - 500%. В сфере индивидуального и частного строительства наиболее целесообразно установливать воздушные тепловые насосы в южных регионах страны, где средняя температура зимой не опускается ниже - 10⁰С.

Тепловая энергия через систему теплообменника передается воде для системы отопления, горячего водоснабжения, СКВ и т.д. теплоноситель способен нагреть максимум до 55 – 60⁰С.

Существует два типа воздушно-компрессорных тепловых насосов: «воздух - воздух» и «воздух – вода». Воздух является низкопотенциальным источником энергии, вода и воздух высокопотенциальным потребителем. Теплонасосные установки «воздух - воздух» используются в системах кондиционирования воздуха рис. 3.4.

Рис. 3.4. Воздушно-компрессорный тепловой насос «воздух – воздух»

Производительность - тепловых насосов «воздух - воздух» для отопления дома, максимально эффективно работают на нагрев помещений. Некоторые модели способны охлаждать воздух. Во время кондиционирования помещения, энергоэффективность существенно уступает обычным кондиционерам.

В тепловых насосах «воздух - вода», воздух является низкопотенциальным источником энергии, а вода - высокопотенциальным потребителем: отопление, горячее водоснабжение рис. 3.5.

Рис. 3.5. Воздушно-компрессорный тепловой насос «воздух – вода»

Причем компрессор с конденсатором монтируют в помещении, а испаритель с вентилятором - либо снаружи, на фасаде, либо во внутренней части вытяжной ветви вентиляционной системы.

Достоинства воздушных тепловых насосов «воздух - вода»:

- простота конструкции;

- компактность;

- легкость в монтаже;

- низкое энергопотребление;

- безопасность;

- воздушные насосы можно объединить с системами вентиляции, используя мощности агрегатов для повышения эффективности воздухообмена в помещениях;

- работают почти бесшумно.

Воздушные тепловые насосы характеризуются высокой энергоэффективностью, экономится свыше 70% затрат на традиционное отопление и горячее водоснабжение.

Недостатком использования воздушных тепловых насосов является зависимость от температуры окружающего воздуха, КПД тепловых насосов летом выше, чем в зимнее время.

Воздушные тепловые насосы работают при относительно слабых морозах. При температуре -7 ⁰С бытовой воздушный насос работать не будет, а вот промышленные агрегаты справляются и при температуре -25 ⁰ С.

У тепловых насосов коэффициент энергоэффективности определяется согласно СОР. Средние показатели равняются 3 - 5 единицам. Затраты электричества в таком случае составляют 1 кВт на каждые 3 - 5 кВт полученного тепла.