Тепловой насос «воздух-воздух»: принцип работы и отзывы клиентов

Тепловой насос типа «воздух-воздух» — ближайший «родственник» всем известных инверторных сплит-систем. Их объединяет одинаковый принцип действия, позволяющий извлекать тепло из холодного воздуха и передавать его напрямую воздушной среде помещения. Разница между этими агрегатами состоит в том, что основной режим работы теплового насоса – обогрев, а кондиционера – охлаждение.

Инверторные кондиционеры и тепловые насосы типа «воздух-воздух» устроены одинаково, только последние больше «заточены» под режим обогрева, чему способствуют различные доработки конструкции агрегата. В целом алгоритм работы выглядит следующим образом:

1. Холодный уличный воздух прогоняется осевым вентилятором сквозь многочисленные ребра теплообменника — испарителя, находящегося в наружном блоке системы. Протекающий по нему фреон испаряется, получая порцию тепловой энергии (теплота парообразования).
2. Газ попадает в расположенный рядом компрессор, сжимающий его до такой степени, чтобы заставить сконденсироваться во втором теплообменнике (конденсаторе), расположенном во внутреннем блоке.
3. При переходе в жидкое состояние хладон передает полученный заряд тепла (теплота конденсации) внутреннему воздуху, проходящему через конденсатор под воздействием центробежного вентилятора.
4. Давление жидкого фреона снижается после прохождения расширительного клапана, после чего хладагент снова устремляется в испаритель.

Компрессоры тепловых насосов функционируют по инверторной технологии, снижая либо повышая производительность по команде контроллера. Во время сжатия газообразного фреона компрессор прибавляет собственное тепло к заряду, полученному рабочим телом от наружного воздуха.

Данный факт подтверждается формулой из курса физики о холодильных машинах:

• ξ — холодильный коэффициент;
• Т1 — температура среды, получающей тепло, по шкале Кельвина;
• Т2 — температура охлаждаемой среды по шкале Кельвина.

Холодильный коэффициент идеальной машины показывает, во сколько раз перемещенная с улицы тепловая энергия больше затраченной.

Подставив в формулу поочередно минус 15 и 25 °С (258 и 248 К соответственно) и приняв температуру нагреваемой среды +20 °С (293 К), получим значение холодильного коэффициента 7.3 (для -15 °С) и 5.5 (для -25 °С).

На практике применяется коэффициент энергоэффективности COP, равный отношению тепловой мощности агрегата к мощности затраченной. По смыслу это тот же холодильный коэффициент. Реальный COP воздушного теплового насоса редко достигает 4, а при слишком низкой температуре его значение падает до 2.

Чтобы воздушный отопительный агрегат эффективно работал при морозе до 25 °С, в конструкцию внесены следующие изменения по сравнению с инверторной сплит-системой:

• увеличены площади поверхности теплообмена испарителя и конденсатора;
• организована система оттаивания наружного теплообменника;
• предусмотрен электрический подогрев компрессора и поддона, куда стекает большое количество конденсата из испарителя;
• вместо роторных компрессоров применяются более долговечные и надежные агрегаты спирального типа;
• изменена конструкция крыльчатки вентилятора с целью уменьшить шум, идущий от наружного блока;
• марка применяемого фреона — R410A.

Чтобы избавиться от энергозатрат на подогрев поддона, ведущие производители климатической техники внедряют такое решение, как свободно подвешиваемый теплообменник. Например, в моделях тепловых насосов Altherma известного бренда Daikin поддон отсутствует вовсе.

Отопительная установка типа «воздух-воздух» радует относительно низкой стоимостью на фоне более дорогих систем схемы «вода-вода», это ее главное преимущество. Но есть и другие:

• Быстрота монтажа. Бригада специалистов из 2—3 человек смонтирует и наладит работу воздушной системы за 1 день.

Как и бытовой кондиционер, тепловой насос данного типа устанавливается в любых зданиях, вплоть до квартир многоэтажных домов.

Воздушные тепловые насосы — оптимальный вариант для зданий с малой тепловой инерцией (каркасных и деревянных домов, жилищ из SIP панелей), расположенных южнее зоны умеренного климата. Причина — в падении производительности при низких температурах, когда при расходе 1 кВт электричества удается переместить не больше 2 кВт теплоты извне.

Единственная слабая сторона установок, черпающих возобновляемое тепло из воздуха — зависимость их эффективности от условий окружающей среды. Тепловые насосы других систем в этом плане надежнее, но и по стоимости существенно дороже (в 3—4 раза).

Для монтажа в помещениях применяются внутренние блоки различных конструкций:

• настенные, как в бытовых сплит-системах;
• кассетные, монтируются к потолку и распределяют воздух в 4 стороны;
• подвесные;
• канальные, встраиваются в воздуховоды;
• напольные.

Выбор осуществляется в зависимости от мощности теплового насоса, количества внутренних блоков и требований к интерьеру. Наружные блоки малых габаритов подвешиваются к стене, больших – ставятся на отдельный фундамент.

Теплообменная установка типа «воздух-воздух» не нуждается в постоянном внимании, а обслуживание выполняется 1 раз в год. В процессе эксплуатации надо отслеживать такие моменты:

• Из наружного блока вытекает большое количество конденсата и на земле под ним образуется ледяной сталагмит. Его необходимо сбивать, чтобы не испортилась внешняя отделка стены.
• Несколько раз за сезон нужно открывать панель внутреннего блока для проверки состояния фильтров и турбины вентилятора. Фильтры можно промывать самостоятельно.
• Очистку турбины, внутренних элементов и поддона рекомендуется поручать специалистам сервисного центра.

Стоимость надежных тепловых насосов «воздух-воздух» известных моделей, таких как Mitsubishi Zubadan или Daikin Altherma, стартует от 1800 у. е. Китайские аналоги обойдутся вдвое дешевле, но к их качеству и надежности есть масса вопросов .

Цена монтажных и пусконаладочных работ зависит от мощности отопительной установки, количества и типа внутренних блоков. Минимальная стоимость сопоставима с монтажом кондиционера — 150 у. е.

Большая часть домовладельцев, установивших себе теплообменные агрегаты «воздух-воздух», хорошо разобрались в нюансах их работы, отсюда и конструктивные отзывы:

Из практического опыта пользователей можно сделать вывод, что от воздушных тепловых насосов не стоит ожидать чудес и «Ташкента» в здании при морозе -15° и ниже на улице. Но в южных регионах либо совместно с традиционными системами отопления оборудование действительно отрабатывает свои деньги по полной.