Види та сфери застосування повітряних насосів

Повітряний насос призначений для закачування повітря у стислому стані. У житті він використовується досить часто, наприклад, застосовується для накачування шин автомобіля або повітряної вилки велосипеда, м'яча, рятувальних кіл і т. д. Головною перевагою повітряного насоса можна вважати швидкість його роботи.

1 Переваги використання

• швидкий набір до необхідного рівня тиску;
• простота конструкції;
• тривалий період експлуатації;
• мінімальне технічне обслуговування протягом усього терміну застосування;
• проведення ремонту за наявності необхідних знань не триватиме багато часу;
• компактні розміри;
• стабільність робочих показників;
• універсальність;
• широкий модельний ряд.

Теплові повітряні насоси

2 Класифікація

За принципом дії, всі повітряні насоси можна розділити на наступні категорії.
до меню ↑

2.1 Динамічні

Вони працюють за рахунок взаємодії ротора з особливою речовиною, завдяки чому починає надходити енергія від валу. Динамічні насоси можуть бути:

Відцентрові моделі характеризуються найвищими показниками продуктивності, які випереджають показники інших видів насосів. Внаслідок цього їх можна інтенсивно використовувати в промисловому виробництві. Насоси цього типу складаються з корпусу, робочих коліс, приводу, дифузора та патрубків. Вони, своєю чергою, можуть класифікуватися за кількістю щаблів і роторів. Зовнішній вигляд корпусу в різних пристроях також відрізняється.

При включенні робочого режиму інерція, що виникла через обертання робочого колеса, починає впливати на газ, що призводить до збільшення швидкості руху. Після вмикається дифузор.Саме в ньому енергія з кінетичної перетворюється на потенційну.

Головною відмітною ознакою відцентрових повітряних насосів є недоступність взаємодії між самим газом і маслом, тому потреба в мастилі знижується. Потужність, показник тиску і ККД безпосередньо залежать від ефективності роботи компресора.

Принцип дії осьових насосів полягає у впливі елементів, що володіють лопатковою формою, на повітря, що проходить в потоці. Внаслідок цього нескладного процесу відбувається підвищення тиску.

2.2 Об'ємні

Вони працюють за рахунок зміни обсягу робочої камери. Такий тип повітряних насосів поєднує безліч різноманітних механізмів, таких як:

Стандартний поршневий повітряний насос має у своєму складі двигун, ресивер, фільтр, вал, клапани (впускний та нагнітальний), поршень.

Насос для повітря починає роботу з обертання приводного валу. Внаслідок цього відбувається переміщення поршня, що має зворотно-поступальний характер. Внаслідок цього відбувається подача необхідного продукту до ресивера. Фільтр потрібен для очищення зовнішнього повітря, що надходить, і процесу його осушення. Повітря у пристрій надходить циклами за рахунок роботи клапанів. Ресивер виступає у ролі сховища для стиснутого газу.

Агрегати поршневого типу можуть володіти кутовим, вертикальним і горизонтальним компонуванням циліндра, простою або подвійною дією, різним числом циліндрів, що застосовуються в роботі.

У гвинтових насосах робота відбувається завдяки обертанню двох роторів. Їхня продуктивність доходить до 100 см³, а повітря за допомогою їх застосування стискається до 15 атмосфер.У порівнянні з іншими видами вимагає меншої кількості олії, має менший рівень вібрації та відсутність шумових ефектів.

Сухий гвинтовий вакуумний насос

Механізм гвинтового насоса для повітря складається з:

• фільтра, що монтується в корпус;
• всмоктувального клапанів холостого ходу, всмоктуючого, мінімального тиску;
• гвинтового блоку, що складається з двох роторів;
• ремінного приводу, що задає швидкість обертання гвинтів;
• шківів, що визначають швидкість їх оборотів;
• двигуна додатково оснащеного датчиком, який захищає від впливу високих температур;
• масляного фільтра, призначеного для очищення олії для роторів;
• маслоотделительногофільтра, що відповідає за другий етап очищення, і маслоотделителя первинного очищення;
• клапана запобігання (забезпечення безпеки); термостат; охолоджувача олії та повітря;
• вентилятора.

Гвинтові повітряні насоси можуть бути маслозаповненими, безмасляними та водозаповненими.

1. Насоси роторні для повітря. Вони працюють за принципом стиснення повітря елементами, що обертаються.
2. Пластинчасто-роторні насоси для повітря. У їхньому складі знаходиться один ротор, статор, пластини, кількість яких не менше восьми. На останні впливає відцентрова сила. Існує пряма залежність між відцентровою силою та силою тертя, тобто, якщо підвищується одна характеристика, отже, відбувається збільшення показників іншої.Цим видом насосів має і недоліки, що виражаються у зносі обладнання, що відбувається через взаємодію поверхні пластин і статора, і необхідності повної заміни всього блоку після деякого часу експлуатації через занадто велику чутливість масляної. плівки до частинок пилу.

Насоси для амортизатора та повітряної вилки

Внаслідок цього виробники не дають жодних гарантій щодо терміну їх експлуатації. Занадто багато залежить від умов, у яких пластинчасто-роторний насос для повітря працюватиме. Для більш тривалої експлуатації потрібна наявність чистої повітряної суміші, тому в приміщенні, де знаходиться агрегат, потрібно регулярно проводити вологе прибирання та провітрювання.
до меню ↑

3 Де застосовується насос для відкачування вторинного повітря?

Це ще одна галузь використання повітряних насосів. Інакше подібне обладнання називають системою додаткової подачі повітря, її функцією є збільшення кисню у відпрацьованих газах задля вдосконалення в системах старту двигунів, що належать до типу внутрішнього згоряння.

Широке поширення подібні системи набули через очевидну користь свого застосування. Вони зменшують вміст шкідливих речовин у вихлопних газах, унаслідок чого значно зменшується їхня токсичність.

Такий вплив забезпечується конструкцією насоса вторинного повітря, що характеризується наявністю випускних клапанів та блоку циліндрів, що містять канали нагнітання атмосферного повітря. Позитивним моментом може стати швидкість його проходження, у стандартному агрегаті весь процес відбувається за 65 с.

Крім захисту навколишнього середовища від концентрованих токсичних газів насоси для повітря також служать для розігріву каталізатора і лямбда-зонда, необхідного для холодного старту. Необхідною умовою спрацьовування системи є певна температура охолоджуючої рідини, яка повинна знаходитися в діапазоні від +15 °C до +40 °C.
до меню ↑

4 Де використовується вакуумний насос для відкачування повітря?

Використання повітряно-вакуумних насосів допомагає виконувати багато завдань, недоступних для інших видів насосів. Вакуумні агрегати застосовуються повсюдно, це їх універсальністю. Подібні пристрої називають компресорами, за допомогою яких можна зменшувати значення атмосферного тиску з метою утворення вакууму вищого порядку.

Ручний повітряний насос

Принцип дії вакуумних насосів для повітря полягає в необхідності примусово відкачувати повітря з робочої камери шляхом його стиснення та подальшого пересування до патрубка, за допомогою якого він виводиться назовні. Для створення форвакууму потрібні умови, коли абсолютний тиск повітря в герметичному просторі стає рівним мінімуму на атмосферному стовпчику.

При виборі вакуумного насоса необхідно враховувати місце їх безпосередньої роботи, оскільки атмосферний тиск може різнитися залежно від місця розташування, а це впливає на показники потужності. Відкачування повітря з робочої камери може відбуватися різними шляхами, це залежить від обраного споживачем типу апарату.

У конструкції будь-якого вакуумного апарату присутній фільтр, який проводить очищення повітря, що надходить від абразивних частинок, здатних порушити герметичність робочої камери. Очищення відбувається зазвичай у 3 етапи, для кожного з них потрібно використовувати свій пристрій.
до меню ↑

Повітряний тепловий насос для опалення: погляд з боку

Втілення ідеї черпати енергію з довкілля нашого часу перейшло з області побажань у область практичного втілення. Мабуть, найбільш яскравим і досить реалізованим прикладом цього стали повітряні теплові насоси. Крім опалення, тепер їх можна використовувати для охолодження приміщень у спеку року, зберігаючи головну перевагу повітряних теплових насосів – простоту установки без значних капіталовкладень в інженерну систему для їх роботи

Принцип роботи повітряного теплового насосу

Тепловий насос працює дуже просто – це зворотний цикл холодильної машини. Відбираючи теплоту з однієї частини простору, наприклад, з повітря зовні будинку, ТН догріває теплоносій в компресорі (за рахунок стиснення) і віддає високопотенційну теплоту в приміщення, що опалюється. Перше практичне втілення ідеї ТН пов'язують з ім'ям видатного британського фізика та інженера Вільяма Томсона (лорда Кельвіна), який ще 1852 року. оприлюднив ідею помножувача тепла - схему практичної реалізації теплонасосної системи. Причому ця машина була саме повітряним тепловим насосом. Згодом, вже у XX столітті, було запропоновано використовувати для контуру відбору тепла ТН ґрунтові або водяні теплообмінники.Тобто ТН може відбирати тепло звідусіль – із водоймища, із землі, із навколишнього повітря – і передавати його далі для підігріву теплоносія. Якщо ж будівлю потрібно охолоджувати в жаркий час, то відбувається зворотний процес - тепловий потік перенаправляється назад, і надлишок теплоти скидається в грунт, водоймище або підземний водоносний шар, в навколишнє повітря. Один і той же «реверсивний» тепловий насос може взимку нагрівати воду для системи опалення та ГВП, а влітку охолоджувати будівлю.

З самого початку практичної реалізації ідеї ТН інженерами велася боротьба за ефективність таких машин, яку прийнято обчислювати у вигляді так званого «коефіцієнта перетворення», або COP (Coefficient of Performance), який показує, скільки потрібно витратити енергії на збір, передачу та виділення тепла порівняно з кількістю цієї «зібраної» ззовні теплової енергії. Показник COP = 4 означає, що тепловий насос переносить корисне тепло вчетверо більше, ніж витрачає електроенергії на своє функціонування.

Відео. Застосування повітряного теплового насоса у котеджному селищі Mountain Residence Chalet (Буковель)

Цілком працездатні моделі ТН застосовуються ще з середини ХХ століття. Але «розквіт» застосування ТН відбувається саме в наш час, коли дуже гостро постає питання про енергоефективність та економію витрат на органічне мінеральне паливо.

Теплові насоси – джерело поновлюваної енергії

Верховна Рада 1 листопада 2016 р. ухвалила зміни до Закону «Про альтернативні джерела енергії», які тепер відносять теплові насоси до обладнання, що використовує відновлювані джерела енергії (ВІЕ).До «альтернативних джерел енергії» тепер належать «аеротермальна енергія», «гідротермальна енергія» та «геотермальна енергія». Законом також визначено, що «теплова енергія, витягнута тепловими насосами з повітря, води, ґрунту вважається виробленою з ВДЕ за умови, що річний обсяг виробництва теплової енергії таким тепловим насосом більший, ніж обсяг теплової енергії, витраченої на виробництво електричної енергії, спожитої самим тепловим насос. Це відповідає Директиві 2009/28/ЄС, яка регламентує державне заохочення використання таких видів енергії».

13 червня 2016 року Європарламент ухвалив резолюцію щодо Стратегії опалення та охолодження (EU Strategy on Heating and Cooling), згідно з якою технології прямого спалювання палива з метою опалення визнаються технічно безперспективними. На перше місце виводиться комбінована технологія використання теплових насосів, у т. ч. разом із сонячними батареями (фотоелектричними та фототермальними), див. рис. 1.

Рис 1. Енергоефективність технологій обладнання для систем опалення, охолодження та ГВП згідно з «EU Strategy on Heating and Cooling 2016»

ТН мають характерну особливість – їх ефективність тим більше, що менше різниця температур між джерелом теплоти (у разі повітряних ТН це зовнішнє повітря) і температурою споживача теплоти. Тому ТН використовуються у т.з. низькотемпературних системах опалення, тобто вони краще працюють при температурах теплоносія на виході від +35°C до +55°C.Як низькотемпературні системи опалення використовуються не радіатори, а системи поверхневого нагріву типу «тепла підлога», «тепла стіна», «тепла плінтус», повітряні системи опалення із застосуванням фенкойлів і т.п. тим менше ефективність теплового насоса. І що вище температура джерела теплоти, то ТН працює ефективніше. Наприклад, підвищення температури джерела з мінус 20°C до +7°C, ефективність роботи ТН підвищиться, наприклад, від значення COP = 2,0 до COP = 4,0. Отже, що менше диференціал температур між джерелом тепла та її споживачем, то застосування ТН насосів вигідніше.

Типи теплових насосів

За типом середовища, від якого відбирається теплота, ТН поділяють на три основні типи – «ґрунтові» (тепловий потенціал ґрунту), «водяні» (тепло у підземних водяних горизонтах або у відкритій водоймі), «повітряні» (тепло атмосферного повітря). На вигляд теплоносія у вхідному і вихідному контурах насоси ділять на сім типів: «грунт-вода», «вода-вода», «повітря-вода», «грунт-повітря», «вода-повітря», «повітря-повітря».

Ґрунтові та водяні ТН вважаються найефективнішими, оскільки використовують умовно «необмежене» джерело теплоти з приблизно постійною температурою та величезною теплоємністю. Головний їх недолік – значна вартість обладнання, необхідність складного та дорогого монтажу зовнішніх підземних або підводних теплообмінних контурів, які, до того ж, не скрізь можливо реалізувати (наприклад, у місті). ТН типу «повітря-вода», у тому числі реверсивні, найчастіше використовуються для побутових систем опалення та ГВП.Для опалення (опалення/охолодження) без функції приготування води в ГВП придатні ТН типу «повітря-повітря», які, по суті, мало відрізняються від спліт-кондиціонерів повітря.

Особливості повітряних теплових насосів

Є два типи повітряних ТН – «повітря-вода» та «повітря-повітря». Обидва типи відбирають тепло з навколишнього повітря, а передають його, відповідно, теплоносія - воді або повітрі. Вода, насправді, служить «проміжним» теплоносієм, гарячу воду потім направляють через гідросистему в опалювальні прилади (наприклад, в систему «тепла підлога»), які нагрівають повітря в приміщенні. ТН «повітря-повітря» підвищує температуру в приміщенні безпосередньо. У повітряних ТН обох типів різко погіршується ефективність і продуктивність по теплу за зовнішньої температури нижче мінус 15°С, проте сучасні ТН теоретично можна використовувати до зовнішньої температури мінус 25°С.

Особливості застосування двох типів повітряних ТН представлені у таблиці.

Тепловий насос «повітря-вода»

Тепловий насос «повітря-повітря»

Подібно до опалювального котла нагріває воду через теплообмінник, яка прямує в низькотемпературні опалювальні прилади («тепла підлога», фанкойли) та/або для ГВП. Застосування разом із радіаторами (високотемпературними нагрівачами) неефективне. Можна накопичувати тепло у спеціальних баках-акумуляторах.

ТН «повітря-повітря» доцільно використовувати як додаткової системи опалення. Як основна система в період зимових «мінімумів» може потребувати підтримки від додаткових джерел тепла.

Реверсивні (оборотні) ТН «повітря-повітря» використовуються для опалення та охолодження. Є моделі, які пристосовані до роботи з ГВП.

Реверсний режим (літнє охолодження) не потребує додаткового або спеціального обладнання.

Допускається паралельне використання із наявною системою централізованого опалення.

Не вимагає глибокої обробки наявної системи опалення.

Легко встановлюється у будь-яких будинках – від індивідуальних до багатоквартирних будинків, в офісних центрах та інших об'єктах житлової чи комерційної нерухомості.

При зимових «мінімумах» температур недостатню потужність по теплу можна компенсувати за рахунок додаткових електронагрівальних пристроїв, спеціально вбудованих у водяний контур. ).

Якщо ТН «повітря-повітря» вибрано як основну систему опалення, то недостатню потужність по теплу в період зимових «мінімумів» можна компенсувати повітряними нагрівачами інших типів або паралельно підключати іншу опалювальну систему.

Особливо вигідно застосовувати ТН «повітря-вода» при модернізації наявної водяної системи опалення або коли опалення працює ще й для ГВП.

Легко оснащується системою рекуперації тепла повітря в приміщенні, що працює узгоджено з ТН.

Висновки

ТН «повітря-вода» можна вдало використовувати як основну систему опалення, і додаткової пристосовується до роботи з ГВП.У реверсному режимі (для літнього охолодження) може працювати тільки в системах з фенкойлами та системами поверхневого охолодження (стіни, стеля).

Застосовується у системах індивідуального опалення. Потребує встановлення гідросистеми, відокремленої від централізованого опалення.

ТН «повітря-повітря» доцільно використовувати як додаткової системи опалення. Як основна система в період зимових «мінімумів» може потребувати підтримки від додаткових джерел тепла.

Реверсивні (оборотні) ТН «повітря-повітря» використовуються для опалення та охолодження. Є моделі, які пристосовані до роботи з ГВП.

Реверсний режим (літнє охолодження) не потребує додаткового або спеціального обладнання.

Допускається паралельне використання з наявною системою централізованого опалення. Не вимагає глибокого перероблення наявної системи опалення.

Легко встановлюється у будь-яких будинках – від індивідуальних до багатоквартирних будинків, в офісних центрах та інших об'єктах житлової чи комерційної нерухомості.

Обидва види повітряних теплових насосів застосовують як для нових систем опалення, так і при реконструкції або глибокій модернізації старих. На відміну від ТН, що використовують тепло грунту або підземних вод первинний теплообмінник (системи ТН «ґрунт-вода» або «вода-вода»), повітряні теплові насоси обох типів не потребують проведення ґрунтових робіт і, відповідно, не вимагають спеціальних дозволів для цього. А це означає, що повітряні ТН можуть застосовуватися в історичній забудові або там, де проведення ґрунтових робіт неможливе або важко з геологічними міркуваннями.

Рекомендовані режими повітряних теплових насосів

Оскільки для повітряних теплових насосів джерелом теплоти є зовнішнє атмосферне повітря, то із зміною температури змінюються умови роботи ТН. При дуже низькій температурі зовнішнього повітря опалення і приготування гарячої води від теплового насоса стає нераціональним - кількості теплоти в об'ємі первинного теплоносія (повітря), що перекачується, недостатньо. Те саме відбувається і для високих температур зовнішнього повітря при роботі ТН в режимі охолодження - порція теплоти, що прокачується через зовнішній теплообмінник, виявляється занадто мала. Тому є обґрунтований діапазон температури навколишнього повітря та температури вторинного теплоносія (води) як для обігріву, так і для охолодження, розрахований для кожної конкретної моделі ТН. Наприклад, на рис. 2 наведено графіки для повітряних моноблочних ТН компанії Vaillant серії aroTHERM. Перша цифра у дужках означає температуру зовнішнього повітря, друга – температуру теплоносія (води) у контурі опалення/охолодження. Експлуатувати ТН слід усередині зазначених температурних областей.

Рис 2. Експлуатаційні межі застосування повітряних моноблочних ТН типу Vaillant aroTHERM моделей VWL 85/2 – 115/2 A 400 V у режимі опалення, ГВП та для охолодження приміщень

Якщо використовувати як опалювальне обладнання тільки ТН, то при низьких температурах потрібно буде використовувати ТН із надлишковим запасом потужності. Це нераціонально і щодо вартості самого устаткування, і витрат за енергію до роботи ТН. Тому в нашій кліматичній зоні, де бувають періоди на рік з температурами нижче мінус 15°С. мінус 20°С, рекомендується ТН поєднувати з іншим джерелом тепла, наприклад, з газовим конденсаційним котлом або електрокотлом.Це так звана «бівалентна схема» опалення, при якій основне (базове) навантаження несе тепловий насос, а пікові навантаження покриваються допоміжним джерелом, яке споживає інший енергоносій.

Практичні схеми бівалентної роботи ТН із котлами вже відпрацьовані, багаторічний досвід їх експлуатації підтверджує економічність такого підходу. Сучасна автоматика регулює спільну роботу опалювальних приладів так, щоб у кожен момент отримувати максимальну кількість енергії з навколишнього середовища від ТН при мінімумі витрат на покупну енергію (електрику та газ). При цьому враховуються також добові особливості тарифів на електроенергію (двозонна та багатозонна тарифікація).

На рис. 3 а) та б) представлені схеми реалізації комбінації ТН з додатковим опалювальним обладнанням – з газовим котлом (а) та електрокотлом (б), причому комбінована схема дозволяє донагрівати теплоносій до високої температури, необхідної для роботи радіаторного опалення. Схема на рис. 3а) рекомендується для модернізації існуючих нагрівальних установок із газовим настінним котлом та з роздільними контурами для опалення та ГВП. Якщо ж використовується низькотемпературна система опалення (наприклад, «тепла підлога»), то великого нагріву не потрібно (рис. 3, б), і допоміжний котел включається рідко, тільки для покриття пікових теплових навантажень для опалення та для періодичного прогріву води в ГВП до високої температури для видалення легіонел у баку ГВП. Але схема з «теплою підлогою» також допомагає реалізувати на ТН режим літнього охолодження приміщень (див. рис. 3, б).

Мал. 3. Бівалентний режим роботи повітряного ТН з газовим котлом (а) та радіаторним опаленням; повітряний ТН разом з електрокотлом (б) та «теплою підлогою»

Як влаштований повітряний ТН

Пристрій повітряного моноблочного ТН можна зрозуміти на прикладі схеми Vaillant aroTHERM моделей VWL 55/2 A – VWL 155/2 А з функцією «активний холод», тобто здатного, крім зимового опалення, використовуватися для охолодження влітку.

Моноблочна теплонасосна установка (з усіма технічними засобами у зовнішньому блоці складається) з ТН aroTHERM, що встановлюється на відкритому повітрі; модуля керування ТН VWZ AI; регулятора системи multiMATIC VRC 700

На рис. 4, де показано обидва режими роботи реверсивного ТН – і опалення (вгорі), і охолодження (внизу). Стрілки показують напрям потоків теплоносія для кожного режиму.

Мал. 4. Схема повітряно-водяного моноблочного реверсивного ТН Vaillant aroTHERM VWL:
випарник (1); чотириходовий клапан (2); вентилятор (3); компресор (4); електронний розширювальний клапан (5); пластинчастий теплообмінник (6)

Вигідна особливість моноблочного виконання ТН – немає необхідності «тягнути» в будинок із блоку, розташованого зовні будинку, трубки з холодоагентом. Це значно спрощує монтаж і підвищує надійність системи – в будинок заводяться тільки теплоізольовані труби системи опалення. Важливо правильно встановити зовнішній блок щодо стін самого будинку – це знизить рівень шуму, що відчувається. Проте, сучасні ТН під час роботи відрізняються дуже низькою шумністю. Наприклад, завдяки технічним новаціям модель Vitocal 200-S моноблочного повітряно-водяного ТН компанії Viessmann, представлена ​​цього року на виставці на ISH-2017, забезпечує особливо низький рівень шуму – всього 35 дБ(А) на відстані 3 м.

З оглядом сучасних моделей повітряних ТН різних виробників можна ознайомитись у статті «Теплові насоси типу «повітря-вода»: огляд».

Практичність та ефективність повітряного теплового насоса

Незважаючи на те, що ТН «повітря-вода» мають дещо менший показник COP, ніж ТН типу «грунт-вода» та «вода-вода», застосування саме «повітряних» ТН розширюється особливо швидко (тепер і в Україні). Не скрізь і не всюди можна встановити ґрунтові або водяні ТН, особливо у містах та населених пунктах зі старою історичною забудовою, де просто не дозволять влаштовувати підземні теплообмінні поля чи бурити колодязі для водяних систем. Не скрізь є близькі підземні водяні горизонти або відповідне водоймище. Монтаж повітряних ТН не викликає труднощів, особливо моноблочного ТН типу.

Повітряний тепловий насос можна використовувати всюди, навіть у містах і навіть у багатоповерхівках.

Розглянемо особливості системи опалення та ГВП для котеджу на одну родину з моноблочним ТН «повітря-вода» Vaillant aroTHERM VWL 155/2 A 230 V з функцією «активний холод», що практично реалізована в Київській області. Площа опалення 200 м 2 мінімальна температура зовнішнього повітря мінус 22 ° C, розрахункова потужність опалювальної системи 14 кВт, рис. 5. Тут застосовується як радіаторне опалення, так і система «водяна тепла підлога», яку влітку використовують ще й для охолодження. Розрахунки потужності враховували середньомісячні температурні графіки у цій місцевості. Контур ГВП розділений з опалювальним контуром компактної буферної ємністю Vaillant VWZ MPS 40, а завдяки модулю теплообмінника Vaillant VWZ MWT 150 для теплового насосу Vaillant aroTHERM можна гідравлічно ізолювати тепловий насос і захистити його від замерзання.Антифриз використовується тільки в контурі циркуляції теплоносія в ТН, не змішуючись з водою в іншій гідросистемі. Бівалентний ємнісний водонагрівач непрямого нагріву Vaillant VIH для ГВП має два незалежні змійникові теплообмінники: для контуру ТН та контуру газового конденсаційного котла ecoTEC plus VU з можливістю приготування гарячої води в комбінації з ємнісним водонагрівачем. Завдяки цій функції воду для ГВП можна періодично нагрівати до більш високої температури для знезараження (усунення легіонел). Температура бівалентності теплового насоса становить мінус 6,4°C, тобто, починаючи з мінус 7°C, автоматика модуля управління тепловим насосом VWZ AI включить ТН і почне керувати узгодженою роботою системи. Погодозалежний регулятор Vaillant multiMATIC VRC700/4 з функцією керування каскадом опалювального обладнання може керувати спільно з ТН кількома тепловими насосами, газовими котлами або для підключення інших джерел енергії (наприклад, сонячних панелей). Найкращий варіант замовникам та монтажникам у кожному конкретному випадку підкажуть кваліфіковані фахівці, які представляють фірми-виробники обладнання.

Мал. 5. Схема практичної реалізації системи опалення з ТН для котеджу в Київській області (опалювана площа 200 м 2 )

Особливості циклу охолодження повітряним тепловим насосом

Важливою перевагою повітряних теплових насосів є можливість їх застосування влітку для охолодження. На відміну від звичайних кондиціонерів, що охолоджують повітря, ТН має набагато більшу енергоефективність, тому їх застосування влітку набагато вигідніше. Однак не всі ТН, крім опалення, пристосовані для охолодження.Для охолодження ТН повинен мати технічну можливість перемикатися на протилежний (реверсивний) цикл.

При цьому звичайний цикл для охолодження будинку змінюється зворотним. Пристрій поглинає тепло з повітря в приміщенні та відводить його назовні. Власне цей цикл дуже нагадує роботу звичайного холодильника, але приміщення тут подібно до морозильної камери, а теплообмінник (який розташований зовні холодильника) винесений назовні, див. рис. 6.

Мал. 6. Охолодження повітряним тепловим насосом (літній цикл)

Як і в циклі опалення, рідкий холодоагент проходить через розширювальний пристрій, де перетворюється на суміш рідина/пар з низьким тиском. Потім він надходить у внутрішній змійовик, який діє як випарник. Рідкий холодоагент поглинає тепло з повітря в приміщенні і закипає, перетворюючись на низькотемпературну пару.

Ця пара проходить через зворотний клапан до акумулятора, що збирає залишки рідини, а потім компресора. Потім пара стискається, зменшуючи свій обсяг, ніж викликає його нагрівання.

Нарешті, гарячий газ проходить через зворотний клапан зовнішнього теплообмінника, який виконує роль конденсатора. Тепло від гарячого газу передається зовнішньому повітрі, внаслідок чого холодоагент конденсується у рідину.

Ця рідина повертається в розширювальний пристрій і повторюється цикл.

Під час циклу охолодження тепловий насос також осушує повітря у приміщенні. Це пояснюється просто – у повітрі замкнутого приміщення за даної температури може міститися лише певна кількість (маса) вологи. Якщо температура знижується, то надлишок температури повинен випасти в осад, тобто конденсуватись.Тим не менш, температура в приміщенні постійно намагається підвищитися через надходження тепла зовні. Отже, охолоджене завдяки ТН повітря матиме меншу кількість вологи. Волога в повітрі, яке контактувало з холодним внутрішнім змійовиком, конденсується на поверхні змійовика, стікає і збирається в піддоні знизу змійовика. Злив конденсату з піддону проводиться через дренажну трубку, з'єднану з каналізацією будинку, або відводиться дощовий стік.

Перспективний вибір повітряного теплового насоса для опалення та охолодження

Використання повітряних ТН разом з іншими пристроями ВІЕ та високоефективним опалювальним обладнанням разом із цифровими системами управління – перспективна європейська тенденція, яка продовжує посилюватись в умовах подорожчання традиційних енергоносіїв. ТН типу «повітря-вода» стають дедалі популярнішими і в Україні. Моноблочні моделі повітряних ТН мають ряд переваг як при монтажі, так і під час експлуатації. Компанії, що представляють виробників обладнання, накопичують дедалі більший досвід проектування та практичної реалізації об'єктів із повітряними ТН. Дедалі більше пропонується різноманітних готових комплектних рішень, апробованих практично. Фахівці-монтажники завжди можуть розраховувати на кваліфіковану консультацію та технічну підтримку.

Важлива термінологія для систем із тепловим насосом

Нижче наведено деякі загальні терміни, з якими можна зіткнутися у технічній документації щодо повітряних теплових насосів.

Компоненти теплового насосу

Холодоагент - це рідина, яка циркулює через тепловий насос, поперемінно поглинаючи, транспортуючи та виділяючи тепло.Залежно від свого розташування під час роботи системи, ця рідина може бути рідкою, газоподібною або сумішшю газ/пар.

Реверсивний клапан контролює напрямок потоку холодоагенту в тепловому насосі та змінює тепловий насос з режиму нагрівання на режим охолодження або навпаки.

Змійовик, котушка – це петля або петлі з труб, в яких відбувається теплообмін між джерелом/стоком тепла та холодоагентом. Трубопроводи можуть мати ребра для збільшення площі поверхні для теплообміну.

Випарник - це змійовик, в якому холодоагент поглинає тепло з навколишнього середовища і закипає, перетворюючись на низькотемпературну пару. Коли холодоагент проходить від зворотного клапана до компресора, акумулятор збирає зайву рідину, яка випаровується в газ. Не всі теплові насоси мають акумулятор.

Компресор («равлик») стискає молекули холодоагенту разом, збільшуючи температуру холодоагенту. Пристрій допомагає передавати теплову енергію між джерелом та стоком.

Конденсатор - це змійовик, в якому холодоагент віддає тепло навколишньому середовищу і стає рідиною. Розширювальний пристрій знижує тиск, що створюється компресором. Це призводить до зниження температури, і холодоагент стає сумішшю пари/рідини з низькою температурою.

Зовнішній блок – це місце, де тепло передається в/із зовнішнього повітря на тепловий насос з повітряного джерела. Цей блок зазвичай містить котушку теплообмінника, компресор та розширювальний клапан. Він виглядає та працює так само, як зовнішня частина кондиціонера і зазвичай має вентилятор.

Внутрішній блок – це місце, де тепло передається в/з повітря в приміщенні деяких типів теплових насосів з джерелом повітря.Як правило, внутрішній блок містить котушку теплообмінника і може включати додатковий вентилятор для циркуляції нагрітого або охолодженого повітря до займаного простору.

Пленум, або камера з припливним повітрям, можна побачити лише в повітряних установках, він є частиною мережі для розподілу повітря. Пленум – це повітряний відсік, який є частиною системи для розподілу нагрітого чи охолодженого повітря через будинок. Як правило, це великий відсік безпосередньо над теплообмінником або довкола нього.

Інші терміни

Одиниці вимірювання потужності чи споживання енергії:

• Btu/год, або британська теплова одиниця за годину, є одиницею вимірювання теплової потужності опалювальної системи. Один Btu – це приблизно та кількість теплової енергії, яку утворює типова свічка на тортику на День народження. Якщо таку теплову енергію вивільнити протягом однієї години, це було б еквівалентом одного Btu/годину.
• кВт, або кіловат, дорівнює 1000 Вт. Це кількість енергії, яка потрібна для десяти лампочок по 100 Вт.
• тонна (т, рідко використовується) – це умовна назва (захід) потужності теплового насоса. Вона є еквівалентом 3,5 кВт або 12000 Btu/год.
• кінська сила (к.с.) – специфічна одиниця теплової потужності, але яка іноді фігурує у технічних та рекламних документах. Значення у к.с. На відміну від "стандартного" визначення потужності, воно по-різному у кожного виробника і враховує тип обладнання та його ефективність. Зазвичай за 1 л. потужності теплового (охолодного) навантаження для ТН приймається теплова потужність в проміжку 8 500-10 000 Btu на годину (тобто 1 кВт=~3412 Btu/год, що відповідає потужності ~1,2÷1,5 кВт, часто приймають 1, 38 кВт). Важливо пам'ятати про існуюче розходження показників, наведених у к.с.

Більш важливих статей і новин у Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!