Тепловой насос воздух-воздух

Экономия от теплового насоса и область применения

Любая технология, способная извлечь дополнительные ватты энергии помимо затраченных, уже подразумевает существенную экономию. Вопрос стоит лишь в стоимости оборудования и сроках, за которые оно себя окупит.

При стоимости порядка 3500–4000 рублей за каждый м2 отапливаемой площади воздушные тепловые насосы имеют срок окупаемости порядка 20–30 лет, что вдвое выше гарантированного срока эксплуатации оборудования. Впрочем, всегда нужно делать поправку на постоянное удорожание энергоносителей и потенциальную возможность разработки новых, более эффективных хладагентов.

Однако существуют ситуации, когда экономию от установки теплового насоса можно ощутить прямо сразу. Скажем, если стоимость подвода природного газа на участок составляет около 700–800 тысяч рублей, приобретение агрегата альтернативного отопления обеспечит пожизненную экономию буквально с первого дня использования. Можно возразить, что газовый котёл с успехом можно заменить электрическим, но не всегда установленной мощности городской сети достаточно для восполнения тепловых потерь дома.

Также важно понимать разницу между основной и дополнительной системой отопления. Воздушные тепловые насосы, рассчитанные на работу при плюсовых уличных температурах, по стоимости обходятся в 2–2,5 раза ниже, а экономия и комфорт от их использования в межсезонье ощутимы более чем

Материальное исполнение насосов

Универсальность конструкции центробежных агрегатов предопределяет широкое распространение установок. Оборудование используется для перекачки очищенной воды, нефтепродуктов и жидкостей, смешанных с агрессивными или абразивными веществами. Для изготовления корпусов и роторов используются материалы, устойчивые к воздействию тех реагентов, для перекачки которых создана помпа. Дополнительно учитываются условия работы и длительность непрерывных рабочих циклов.

Металлическое исполнение

Стандартные устройства, используемые для перекачки воды и водных растворов, оснащаются корпусами из серого чугуна. В конструкции узлов применяются нержавеющая сталь и цветные металлы (для подшипниковых опор), роторы изготовлены из чугуна или углеродистой стали. Изредка используются установки, выполненные из титановых сплавов.

Футерованные и пластиковые исполнения

Если насос используется для перекачки агрессивных веществ (например, кислот или щелочей), то металлические компоненты разрушаются в результате коррозии. Применение нержавеющих или специальных сталей снижает степень износа, но приводит к росту стоимости конструкции. В этом случае целесообразно использовать компоненты, изготовленные из пластика или композитов. Тип материала, применяемого для производства деталей, указывается в технической документации (например, поливинилхлорид обозначается как PVC).

Встречается оборудование с корпусами из пластика, который проходит дополнительную механическую обработку. Но из-за сниженной механической прочности подобная конструкция используется для малогабаритных установок. Промышленные насосы для кислоты изготовлены из металла, который футерован слоем полимерного материала, предотвращающего коррозию

При изготовлении деталей важно обеспечить адгезию разнородных веществ и избежать трещин, через которые агрессивные растворы проникнут под слой пластика

Материалы уплотнительных колец

В зависимости от того, для чего планируется применение помпы, используются различные материалы для уплотнительных элементов. Наиболее часто встречаются детали, изготовленные из каучука на этилен-пропиленовой основе (код EPDM) и бутадиен-нитрильного типа (NBR). Каучук с фтором (Viton или FPM) или материал перфторированного типа используется в нагруженных установках для перекачки жидкостей с абразивной взвесью.

Струйные насосы

Струйные модели – это самые простые из всех возможных устройств. Были созданы еще в 19 веке, тогда использовались для откачки воды или воздуха из медицинских пробирок, позже их стали применять в шахтах. В настоящее время сфера применения еще более широка.

Конструкция струйного насоса очень проста, благодаря этому они практически не требуют какого-либо обслуживания. Она состоит из четырех частей: всасывающая камера, сопло, диффузор и смесительный резервуар. Вся работа устройства основана на передаче кинетической энергии, при этом здесь не используется механическая сила. Струйный насос обладает вакуумной камерой, в которую всасывается вода.  Затем она двигается по специальной трубе, на конце которой находится сопло. За счет уменьшения диаметра скорость потока увеличивается, он поступает в диффузор, а из него в камеру смешивания. Здесь вода смешивается с функциональной жидкостью, за счет чего снижается скорость, но сохраняется напор.

Струйные насосы бывают нескольких типов: эжектор, инжектор, элеватор.

  1. Эжекторный только перекачивает вещество. Работает с водой.
  2. Принцип работы инжекторного насоса — нагнетание вещества. Используется для выкачивания пара.
  3. Элеваторный применяется с целью понизить температуру носителя, что достигается смешиванием с функциональной жидкостью.

Данный вид насосов распространен в различных областях промышленности. Их можно использовать отдельно или в комплексе с другими. Простота конструкция позволяет их использовать в аварийных ситуациях с отключением воды, а также для пожаротушения. Также они популярны в системах кондиционирования и канализации. Многие модели струйного типа продаются с различными соплами.

Плюсы:

  • надежность;
  • нет необходимости постоянного технического обслуживания;
  • простая конструкция;
  • широкая сфера применения.

Минус — низкий КПД (не более 30%).

Преимущества

Самый большой недостаток центробежного водяного насоса – это его чувствительность к нерастворенным в воде примесям: песку, илу, прочим загрязнениям. Как правило, инструкция к каждому агрегату содержит в себе сведения о максимальном содержании взвешенных частиц и их размеру в перекачиваемой среде

И на это обязательно нужно обращать внимание

К преимуществам же уверенно можно отнести такие факторы, как доступная стоимость, долговечность при правильной эксплуатации, высокая надежность, простая конструкция. При необходимости такой насос вполне возможно разобрать и починить самостоятельно.

Помимо водоснабжения их повсеместно используют в системах отопления для обеспечения циркуляции жидкости, в системах повышения давления, а также для полива участков и осушения резервуаров и затопленных подвалов.

Дозирующие насосы типа НД – особенности и преимущества

Данные агрегаты состоят из насоса и привода. Роль привода в конструкции играет мотор-редуктор и электрический двигатель.

В конструкцию агрегатов также входит сдвоенный или одинарный движущий механизм и один или два гидравлических цилиндра.

К преимуществам данного оборудования относится:

  • Хорошее качество сборки и запчастей;
  • Длительные сроки эксплуатации;
  • Простота в ремонте и легкость в обслуживании;
  • Высокая производительность.

Дозировочные насосы этой марки чаще всего применяются в нефтедобывающей промышленности и на производстве химикатов.

Области применения дозировочных насосов

Широкий функционал, высокая надежность и долговечность сделали дозировочные насосы одними из наиболее востребованных агрегатов в промышленности. В наши дни это оборудование успешно используется:

  • На химических заводах для смешивания, растворения и дозировки химических веществ и их соединений;
  • На фабриках по переработке нефтепродуктов с целью дозированного добавления различных присадок в топливо и другие горючие материалы;
  • На нефтедобывающих вышках с целью добавления присадок и добавок в скважины и устья;
  • На станциях опрыскивания для водоподготовки;
  • Агрегаты используются в паровых генераторах и электростанциях с целью обработки химикатов;
  • Чаще всего дозировочные насосы используются в сооружениях для очистки воды. Оборудование применяется для дозировки сульфата железа и других химикатов с целью качественной очистки жидкости;
  • На пищевых предприятиях с целью дозировки и подачи томата, майонеза, масла, сиропов и всевозможных соусов;
  • С целью изготовления напитков насосы подают в дозированном виде красители и другие пищевые добавки;
  • Для моек самообслуживания на производстве стали и других металлов;
  • С целью производства изделий из керамики. Насосы используются для бассейна, в котором керамическая продукция проходит этап охлаждения.

Смотрите также

Самоделка из старого холодильника

Из отдельных компрессоров и конденсаторов своими руками собрать тепловой насос воздух-воздух без специализированных инженерных познаний достаточно сложно. Но для небольшой комнаты или теплицы можно воспользоваться старым холодильником.

Простейший воздушный теплонасос можно смастерить из холодильника, протянув в него с улицы воздуховод и навесив вентилятор на заднюю решетку теплообменника

Для этого необходимо в передней дверке холодильника проделать два отверстия. Через первое в морозилку будет поступать уличный воздух, а по второму нижнему – выводиться обратно на улицу.

При этом за время прохождения по внутренней камере он будет отдавать часть имеющегося в нем тепла фреону.

Также можно холодильную машину попросту встроить в стену открытой дверью наружу, а теплообменником сзади – в помещение. Но при этом следует учитывать, что мощность такого обогревателя будет небольшой, а электроэнергии он потребляет немало.

Воздух в помещении нагревается от теплообменника сзади холодильника. Однако подобный тепловой насос способен работать только при наружных температурах не ниже плюс пяти по Цельсию.

Эта бытовая техника предназначена для эксплуатации исключительно в помещениях.

В большом коттедже систему воздушного отопления придется дополнять воздуховодами, распределяющими теплый воздух равномерно по всем помещениям

Монтаж теплонасоса воздух-воздух предельно прост. Необходимо установить внешний и внутренний блоки, а потом соединить их меж собой контуром с теплоносителем.

Первая часть системы устанавливается на улице: прямо на фасаде, кровле либо рядом со зданием. Вторую в доме можно разместить на потолке или стене.

Наружный блок рекомендуется монтировать в нескольких метрах от входа в коттедж и подальше от окон, не стоит забывать о производимом вентилятором шуме.

А внутренний устанавливается так, чтобы поток теплого воздуха из него равномерно распространялся по всей комнате.

Если тепловым насосом воздух-воздух планируется отапливать дом с несколькими комнатами на разных этажах, то придется обустраивать систему вентиляционных каналов с принудительным нагнетанием.

В этом случае лучше заказать проект у компетентного инженера, иначе мощности ТНа может не хватить на все помещения.

Электросчетчик и защитное устройство должны выдерживать пиковые нагрузки, создаваемые тепловым насосом. При резком похолодании за окном компрессор начинает потреблять электричества в разы больше, чем обычно.

Лучше всего для подобного воздушного обогревателя проложить отдельную линию снабжения от распределительного щитка.

Особое внимание следует уделить монтажу трубок для фреона. Даже малейшая стружка внутри может повредить компрессорное оборудование

Здесь без навыков пайки меди не обойтись. Заправку хладогена вообще стоит доверить профессионалу, чтобы избежать потом проблем с его утечками.

Классификация насосов по конструктивному исполнению.

Название насосаКонструктивное исполнение и особенности насоса
ГоризонтальныйОсь вращения рабочих органов, например рабочих колес, расположена горизонтально вне зависимости от расположения оси привода илипередачи
ВертикальныйОсь вращения рабочих органов расположена вертикально
КонсольныйРабочие органы расположены на консольной части вала
МоноблочныйРабочие органы расположены на валу двигателя
С выносными опорамиПодшипниковые опоры изолированы от перекачиваемой среды
С внутренними опорамиПодшипниковые опоры соприкасаются с перекачиваемой жидкостью
С осевым входомЖидкость подводится в направлении оси рабочих органов
С боковым входомЖидкость подводится в направлении, перпендикулярном оси рабочих органов
Двустороннего входаЖидкость подводится к рабочим органам с двух противоположных сторон
ОдноступенчатыйЖидкость подается одним комплектом рабочих органов
МногоступенчатыйЖидкость подается двумя и более последовательно соединенными комплектами рабочих органов
СекционныйМногоступенчатый насос с торцевым разъемом каждой ступени
С торцевым разъемомС разъемом корпуса в плоскости, перпендикулярной оси рабочих органов
С осевым разъемомС разъемом в плоскости оси рабочих органов
ФутерованныйПроточная часть футерована (облицована) материалом, стойким к воздействию подаваемой жидкости
ПогружнойУстанавливается под уровнем подаваемой жидкости
ПолупогружнойНасосный агрегат с погружным насосом, двигатель которого расположен над поверхностью жидкости
СамовсасывающийОбеспечивает заполнение подводящего трубопровода жидкостью непосредственно без использования дополнительных устройств.
РегулируемыйОбеспечивает в заданных пределах изменение подачи и напора
ГерметичныйПолностью исключен контакт подаваемой жидкости с окружающей атмосферой

Плюсы и минусы

Принимая решение об установке теплового насоса воздух-воздух необходимо знать основные достоинства теплопередающих систем. Так же нужно знать возможные проблемы, с которыми владелец может столкнуться во время эксплуатации.

Преимущества Недостатки
позволяют экономить большое количество топлива, снижая затраты на отоплениепостоянный небольшой шумовой фон от работающего вентилятора
способны не только отапливать, но и достаточно эффективно охлаждать воздух в помещенияхнепропорциональный рост электропотребления при понижении температуры наружного воздуха
пожаробезопасны, так как отсутствует горелка и высокотемпературные нагревательные элементыподнимающуюся пыль от постоянного движения воздуха в помещении
имеют высокий коэффициент теплоотдачи при минимально возможных затратах электроэнергиизависимость от стабильности работы систем электроснабжения
просты в монтаже и могут быть установлены даже своими рукаминевозможность подогрева горячей воды
доступны по стоимостисуществующий предел обогрева при сильных морозах
удобны и просты в эксплуатации и нуждаются в минимальном техническом обслуживании 

Главный плюс, который стоит выделить

Тепловые насосы прекрасно работают до температуры наружного воздуха -15°C. При дальнейшем похолодании эффективность системы резко снижается. Это связано с такой технической характеристикой, как точка кипения хладагента. Для наиболее распространенных марок она составляет:

  • R22 -25°С;
  • R404 -30°C;
  • R407 -21°C;
  • R410 -37°C.

Если температура наружного воздуха будет ниже этих величин, то фреон перестанет испаряться, и система просто не будет работать. Поэтому для жилых домов и коттеджей в холодной климатической зоне необходимо наличие дополнительного котла или камина.

Как рассчитать необходимую мощность

Номинальная мощность такого оборудования для обогрева рассчитывается исходя из то что 0,7 кВт необходимо на 10 м² площади. Таким образом на дом с площадью 100 м²  нам необходимо 7 кВт тепловой энергии. При этом нужно учесть что это средний показатель, в пиковые холода тепло энергии нужно будет больше, поэтому следует рассчитывать это оборудование с запасом в 10-15%.

Для более эффективного использования тепла  применяется накопительный бак или тепло аккумулятор необходимого объема. В нем накапливается тепло, не израсходованное днем, которое может быть применено ночью, когда температура окружающей среды значительно падает.

Классификация центробежных насосов

Существуют различные виды центробежных насосов, для классификации используются различия в конструкции корпуса и числе ступеней нагнетания жидкости в напорный рукав. Оборудование различается по способу уплотнения вала, методу соединения рабочего органа с силовым приводом. Дополнительные различия накладывает тип жидкости, которую перекачивает помпа. Существуют насосы спирального типа, отводящие жидкость в спиральный лабиринт, в части устройств используется неподвижное колесо с направляющими лопатками для потока жидкости.

Оборудование разделяется по способу установки, малогабаритные помпы допускается монтировать на переносных рамах или крепить внутри корпусов бытовой техники. Конструкции для водоснабжения жилого дома или промышленного объекта размещаются на бетонном основании, в котором заранее расположены анкеры. При монтаже установки под открытым небом предусматривается защитный козырек, предотвращающий попадание атмосферных осадков в корпус мотора.

По расположению патрубков насосов

В зависимости от расположения патрубков помпы центробежного типа делятся на 2 категории:

  1. Классического или консольного типа, компоновочная схема предусматривает расположение входной магистрали по центру оси ротора. Выходной патрубок размещается на верхней части корпуса, угол между каналами составляет 90°. В конструкции используется силовой привод с горизонтальным расположением вала.
  2. Схема In-Line, отличающаяся расположением всасывающего и напорного каналов на одной горизонтальной или вертикальной оси. Оборудование предназначено для размещения на прямолинейных участках трубопровода, двигатель устанавливается вертикально.

По количеству ступеней насоса


Одноступенчатый насос

Классические центробежные помпы оборудованы 1 рабочим колесом, устройства применяются для подачи жидкости под низким давлением. Для обеспечения повышенного давления используются помпы с последовательной установкой 2 или 3 роторов, расположенных на одной оси.


Многоступенчатый насос

Каждое рабочее колесо оборудовано индивидуальной камерой, жидкость переходит из одного отсека в другой, последовательно набирая давление. Давление на выходе равно сумме давлений, обеспечиваемых ступенями помпы (с учетом потерь при перекачке жидкости внутри устройства).

По типу уплотнения вала

В зависимости от конструкции узла установки разделяются на следующие типы:

  • оборудование с сальниковой набивкой;
  • устройства с торцевыми уплотнительными кольцами (одинарного или двойного типа);
  • изделия герметичного типа с мокрым ротором;
  • оборудование с уплотнением вала обратным давлением (динамический тип).

По типу соединения с электродвигателем

Обычная муфта

Стандартные установки оснащаются помпой и двигателем с раздельными валами, которые оснащаются фланцами. Элементы фиксируются на поверхности с помощью шпонок, фланцы соединяются резиновыми муфтами, снижающими вибрации

Муфта с промежуточным элементом

Для ускорения процедуры обслуживания насосного оборудования используется конструкция с промежуточной вставкой. Элемент позволяет производить замену набивок насоса без снятия электрического двигателя с рамы.

Центробежный насос с глухой муфтой

Для снижения размеров и устранения вибраций, связанных с несоосностью валов, используются помпы моноблочного типа. Рабочее колесо устанавливается на удлиненный вал ротора электродвигателя. К моноблочным конструкциям относятся изделия, оборудованные неподвижной муфтой глухого типа. Установка подобной соединительной детали требует предварительного совмещения осей вращения роторов.

По назначению

Назначение центробежных насосов позволяет разделить оборудование на несколько категорий:

  • для подачи воды из колодцев и скважин (дренажные и скважинные установки);
  • помпы для откачки отходов жизнедеятельности (фекальные устройства и илососы);
  • шламовые помпы, позволяющие откачивать смесь жидкостей и твердых компонентов;
  • оборудование для пищевого производства;
  • пожарные насосы, отличающиеся повышенной надежностью и производительностью.

Принцип работы дозировочного насоса и его устройство

В действие дозирующий насос приводится посредством электрического двигателя, питающегося от тока при помощи магнитного элемента. Помимо мотора в конструкцию дозирующего насоса входят такие элементы:

  • Редуктор;
  • Регулировочный механизм;
  • Гидравлический цилиндр;
  • Кнопки управления.

Регулировочный механизм используется с целью преобразования крутящего момента, создаваемого приводным валом. Результатом этого становится генерация возвратно-поступательного движения поршня. Устройство дозировочного насоса также дает возможность отрегулировать длину хода поршня. Гидравлический цилиндр требуется для осуществления рабочего процесса всем устройством.

Принцип работы насоса основывается на всасывании определенной дозы жидкости, после чего она выталкивается в линию дозировки.

Изменив длину и частоту хода устройств, операторы могут задать требуемую производительность агрегатов. При этом диапазон этого показателя будет достаточно широким – от 5 мл./ч. до 40 тыс. л./ч.

Вихревые насосы

Вихревые насосы имеют сходное строение с центробежными, только в них подвод воды осуществляется таким образом, что вода при попадании в камеру двигается по касательной относительно периферии и смещается к центру колеса, откуда под давлением и за счет движения лопастей вновь уходит на периферию, и уже оттуда выбрасывается через выходной патрубок. Основное отличие заключается в том, что при одном обороте колеса с лопастями (крыльчатки) цикл всасывания и выталкивания воды происходит много раз.

Такая конструкция позволяет увеличить напор в 7 раз даже при небольшом количестве воды — в этом заключается принципиальное отличие вихревых насосов от центробежных. Так же, как центробежные насосы, данные модели не терпят содержание в воде твердых вкраплений, а также не могут работать с вязкими жидкостями. Однако с их помощью можно перекачивать бензин, различные жидкости с содержанием газа или воздуха и агрессивные вещества. Минус – низкий КПД.

Подобные насосы применяются в разных целях и сферах, но их установка целесообразна в том случае, если количество вещества, с которым нужно работать, небольшое, но на выходе нужно высокое давление. В сравнении с центробежными моделями данные устройства тише, меньше и дешевле.

Агрегаты марки Аква – области применения оборудования

Насосы этой марки нашли широкое применение при очистке большого количества воды. Они хорошо справляются с забором и перекачиваем особо крупных объемов жидкости.

В наши дни эти насосы также задействованы в фармакологии, и на производстве продуктов питания. Среди достоинств устройств данной марки следует выделить:

  • Простую конструкцию;
  • Длительный период гарантии;
  • Легкость в обслуживании;
  • Устойчивость к химическим веществам;
  • Способность выдерживать экстремальные нагрузки.

К минусам насосов данного производителя можно отнести сравнительно высокую стоимость, что делает их недоступными для некоторых покупателей.

Инверторные тепловые насосы воздух-воздух

Техническая особенность этого оборудования заключается в наличии устройства, позволяющего изменять производительность компрессора, а значит и всей установки в целом. Управление мощностью происходит в автоматическом режиме в зависимости от изменений температуры наружного воздуха. В результате инверторный тепловой насос обеспечивает:

  • высокую эффективность при максимально возможном КПД;
  • пониженное на 20-30% энергопотребление;
  • постоянное поддержание комфортной температуры внутри помещения;
  • минимальные нагрузки на электрическую сеть;
  • увеличенный срок эксплуатации.

Наличие инвертора и автоматизированного управления позволяет не только обогревать помещения зимой, но охлаждать летом при жаркой погоде. Однако следует понимать, что установка дополнительного оборудования приводит повышению стоимости всей установки в целом и увеличивает срок окупаемости установленного оборудования.

Организация отопления помещений

Как уже говорилось выше, нагретый хладагент поступает в трубчатый змеевик конденсатора, обдуваемый вентилятором. Благодаря наличию распределительно-направляющей решетки теплый воздух равномерно распределяется по помещению, возмещая существующие потери тепла через ограждающие конструкции и систему вентиляции. Организация отопления основана на постоянном подогреве воздуха циркулирующего внутри помещения.

Такой принцип работы ограничивает возможность применения одной установки по отапливаемой площади. Дело в том, что для обеспечения подачи нагретого воздуха на большое расстояние потребуется исходная скорость более 1 м/сек, что создаст явный дискомфорт для людей находящихся возле воздухораспределителя.

Режим подачи холодного воздуха

Воздушный тепловой насос может не только обогревать помещения, но и обеспечить их охлаждение во время летней жары. Для этого циркуляция хладагента запускается по обратному циклу.

В циркуляционный контур дополнительно устанавливают 4-ходовой клапан, второй дроссельный клапан и 2 линии труб. При переключении клапана закрывается линия в направлении «зимнего» дросселя и открывается в сторону «летнего». Циркуляция фреона происходит в противоположном направлении. В результате в такой системе конденсатор начинает выполнять функцию испарителя и наоборот.

Итоги

Сегодня мы провели обзор утеплителей для дома, которые используются чаще всего. По результатам сравнения разных характеристик мы получили данные касательно теплопроводности, паропроницаемости, гигроскопичности и степени горючести каждого из утеплителей. Все эти данные можно объединить в одну общую таблицу:

Наименование материалаТеплопроводность, Вт/м*КПаропроницаемость, мг/м*ч*ПаВлагопоглощение, %Группа горючести
Минвата0,037-0,0480,49-0,61,5НГ
Пенопласт0,036-0,0410,033Г1-Г4
ППУ0,023-0,0350,022Г2
Пеноизол0,028-0,0340,21-0,2418Г1
Эковата0,032-0,0410,31Г2

Помимо этих характеристик, мы определили, что легче всего работать с жидкими утеплителями и эковатой. ППУ, пеноизол и эковата (монтаж мокрым методом) просто напыляются на рабочую поверхность. Сухая эковата засыпается вручную.

Заключение

Итак, установка теплового насоса не всегда является рациональным решением при необходимости отопления дома ввиду большого количества условий, которые влияют на эффективную производительность. В холодное время года можно значительно потратиться на оплату электроэнергии. Ведь чем ниже температура окружающей среды, тем больше электричества потребуется для достижения необходимой температуры в помещении.

Качество обогрева напрямую зависит от степени тепловой изоляции всего объекта, то есть при монтаже данного оборудования следует также позаботиться о дополнительной теплоизоляции стен, потолка и пола, так как от качества утепления зависят расходы на отопление.

Таким образом, вопрос о приобретении тепловых насосов весьма неоднозначный, так как их эксплуатация в тех или иных условиях не всегда дает ожидаемый результат.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий