Lucht-lucht warmtepomp: werkingsprincipe, ontwerp, selectie en berekeningen

Wilt u convectorverwarming in uw woning installeren, waarbij een lucht-lucht warmtepomp wordt gebruikt om de koelvloeistof te verwarmen, wat een aanzienlijke besparing op de verwarmingskosten oplevert? Ben het ermee eens dat het praktisch gratis krijgen van volwaardige verwarming in een bedrijf met warm water een zeer verleidelijke onderneming is.

Maar u weet niet hoe u zo’n systeem moet bouwen om kamers op een alternatieve manier te verwarmen en warm water te verkrijgen voor huishoudelijke behoeften?

Wij zullen u helpen dit probleem op te lossen - het artikel behandelt het werkingsprincipe en het ontwerp van de pomp. Een dergelijk systeem zal alleen energie moeten besteden aan de werking van de compressor, en het grootste deel van de warmte zal eenvoudigweg van de straat uit de atmosfeer worden gehaald, waarvoor ons nog niet is gevraagd om geld te betalen.

Er wordt ook rekening gehouden met de voordelen van de implementatie ervan in het systeem en de aanzienlijke nadelen. Speciale aandacht wordt besteed aan de selectie en berekening van de pomp.

En voor degenen die graag alles met hun eigen handen doen, raden we aan om zelf zo'n pomp te bouwen met behulp van de beschikbare materialen. Om u te helpen bieden wij fotomateriaal en video-aanbevelingen over het ontwerp en de werking van een luchtwarmtepomp.

Kenmerken van lucht-lucht warmtepomp

Elke warmtepomp behoort tot apparatuur uit de bol alternatieve energie. Het haalt de thermische energie van luchtmassa's op straat, uit de omringende ruimte binnenshuis, om daarmee residentiële en utilitaire objecten te verwarmen.

Er worden geen brandbare brandstoffen gebruikt.

Externe warmtepomp (TN) lucht-lucht is vergelijkbaar met een inverter-airconditioner, gesplitst systeem van het externe en interne blok.

En volgens het werkingsprincipe doet het meer denken aan een koelkast, alleen werkt het "andersom". Maar in tegenstelling tot beiden is deze warmtepomp in staat de luchtmassa's in huis zowel te koelen als te verwarmen.

De warmtepomp haalt laagwaardige thermische energie uit de buitenlucht en verwarmt daarmee de kamerlucht tot comfortabele temperaturen

Werkingsprincipe en interne structuur

De werking van een lucht-lucht HP is gebaseerd op een eenvoudig fysisch fenomeen van de thermodynamica: wanneer een vloeistof verdampt, koelt deze het oppervlak af van waaruit deze wordt verspreid. Stoom boven een mok hete thee laat bijvoorbeeld hetzelfde effect zien.

Een gewone koelkast werkt volgens dit principe. Binnenin bevinden zich buizen waardoor koelmiddel onder hoge druk circuleert. Het haalt warmte uit de binnenkant van de vriezer en wordt iets warmer.

Vervolgens wordt de verzamelde warmte via een warmtewisselaar (het rooster aan de achterkant van de koelkast) aan de lucht van de kamer afgegeven.

In de winter verwarmt de lucht-luchtwarmtepomp de ruimtelucht en in de zomer kan deze afkoelen

En om het koelmiddel te laten afkoelen tot bedrijfstemperatuur, wordt het in een compressor gecomprimeerd. Bovendien, tijdens de bedrijfscyclus, freon in het systeem compressor-condensor-verdamper verandert voortdurend van gasvormig naar vloeibaar en terug.

Een lucht-waterwarmtepomp werkt op precies dezelfde manier. Alleen haalt het warmte van de straat, en niet van een gesloten vriezer. Zelfs als het buiten vriest, is er nog steeds veel thermische energie in de atmosfeer.

Om warmte te produceren heeft een warmtepomp alleen de energie nodig die nodig is om de compressor te laten werken. Het diagram toont in detail het warmteoverdrachtsproces

Een lucht-lucht warmtepomp bestaat uit de volgende elementen:

• compressor;
• verdamper met heteluchtventilator;
• expansieklep;
• koperen leidingen voor het pompen van freon tussen de straat en het huis;
• condensor met een ventilator die verwarmde lucht naar de kamer voert.

De eerste drie elementen vormen de buitenunit en de laatste behoort tot het interne deel van de warmtepomp. Thermisch geïsoleerde koperen buizen zijn ontworpen voor een continue beweging van koelvloeistof tussen deze gesplitste systeemmodules.

De beweging van freon in een warmtepomp verloopt in een vicieuze cirkel, waardoor het voortdurend samentrekt en uitzet

Het werkingsalgoritme van een lucht-luchtwarmtepomp is als volgt:

1. Buitenlucht wordt door een ventilator in de buitenunit gezogen en door de vinnen van de externe verdamper geperst. Freon die door de warmtewisselaar circuleert, absorbeert de daarin beschikbare thermische energie, terwijl het in een gasvormige toestand overgaat.
2. Het gas komt vervolgens in de condensor terecht, waar het wordt gecomprimeerd. En vervolgens wordt het via koperen leidingen naar de binnenunit gepompt.
3. In een condensor in huis wordt het gas weer vloeibaar, waardoor warmte wordt overgedragen aan de binnenlucht.
4. Vervolgens wordt de overdruk via het expansieventiel vrijgegeven en wordt de vloeibare freon opnieuw naar de primaire verdamper gestuurd.

De temperatuur van de freon die de buitenunit binnenkomt, is altijd lager dan de omgevingstemperatuur. Daarom onttrekt het altijd warmte aan de atmosfeer.

Maar het niveau van "koeling" van de koelvloeistof in het systeem is constant en de buitentemperatuur fluctueert voortdurend.Om deze reden verliest TN bij strenge vorst zijn effectiviteit.

De bewegingscyclus van het koelmiddel van een lucht-luchtwarmtepomp: 1. het wordt gecomprimeerd door een compressor, 2. het condenseert in de warmtewisselaar, waarbij warmte vrijkomt, 3. het komt de externe warmtewisselaar binnen in de vorm van een vloeistof, 4. het verdampt daar en vangt tijdens de verdamping de thermische energie van de externe omgeving op, 5. keert weer terug naar de condensator

Om het vermogen van de warmtepomp te vergroten, zijn de oppervlakken van de condensor en verdamper zo groot mogelijk gemaakt. En voor een ononderbroken werking in de winter is de externe warmtewisselaar uitgerust met een eigen ontdooisysteem.

Voor- en nadelen van een luchtwarmtepomp

Elk technisch complex systeem heeft zijn eigen voor- en nadelen. Reclamefolders zijn één ding, maar in werkelijkheid lopen bezitters van warmtepompen het risico op bepaalde problemen te stuiten.

Lucht-lucht verwarmings-/koelunits zijn om een ​​aantal redenen nuttig.

De belangrijkste voordelen zijn onder meer:

• Veelzijdigheid. Met de systemen kunt u kamers verwarmen en koelen, afhankelijk van het doel van de kamer, de behoeften en het klimaatseizoen.
• Milieu vriendelijkheid. Ze maken het mogelijk om de verbranding van aardgas, steenkool, brandhout enz., die de natuurlijke omgeving vervuilen met verbrandingsproducten, volledig te stoppen.
• Makkelijk te installeren. Het samenstellen van een systeem uit in de fabriek geproduceerde componenten is niet moeilijk. Je kunt zelf een warmtepomp bouwen met de beschikbare materialen.
• Brandveiligheid. Bij het proces van het opwekken van warmte wordt geen brandstof gebruikt. Zelfs verstoringen in de werking van de installatie zullen niet tot brand leiden.
• Economisch. Ze zijn aantrekkelijk vanwege hun hoge warmteoverdrachtscoëfficiënt tegen minimale kosten (voor 1 kW verbruikte elektriciteit produceren ze 4 à 5 kW warmte). Bovendien betalen ze zichzelf snel terug.
• Betaalbaarheid. Door de kosten van in de fabriek gemaakte systemen kan bijna iedereen een warmtepomp aanschaffen. Een zelfgemaakte installatie is vrijwel gratis.
• Makkelijk te gebruiken. Het technisch meest complexe apparaat in het systeem is de compressor, waarvan het onderhoud moeilijk te onderhouden is. Bij de typische belasting van warmtepompen vallen compressoren zelden uit vóór de door de fabrikant beloofde tijd.

Het is voldoende om de verwarming in één kamer te organiseren installeer een splitsysteem, het ophangen van een buitenmodule aan de gevel en een convector aan de binnenmuur. Om meerdere kamers te verwarmen, moet u verwarmde luchtverdeelkanalen installeren.

Voor elke verbruikte kilowatt elektriciteit produceert de warmtepomp maximaal vijf kilowatt thermische energie

Alle aansturing van de lucht-lucht warmtepomp wordt uitgevoerd door ingebouwde automatisering. U hoeft geen speciale aandacht te besteden aan de werking en configuratie van dit systeem. U hoeft de luchtfilters alleen regelmatig schoon te maken en af ​​en toe te vervangen.

Een van de negatieve aspecten van warmtepompen zijn:

• zij het onbeduidend, maar nog steeds achtergrondgeluid;
• directe afhankelijkheid van systeemefficiëntie van externe temperatuur;
• toename van het energieverbruik als het buiten koud wordt;
• stof dat voortdurend in de lucht hangt vanwege de continue werking van de ventilator en luchtconvectie in de kamer;
• afhankelijkheid van stroomvoorziening (voor ononderbroken werking is een generator vereist).

Bij buitentemperaturen tot -10°C werkt alles perfect; de warmte die van de straat wordt gehaald is voldoende om comfortabele omstandigheden in huis te creëren. Maar bij verdere koeling neemt de efficiëntie van de snijpomp af.

Als het huisje is gebouwd in een gebied met een koud klimaat en strenge vorst in de winter, dan kun je niet zonder een extra ketel of open haard.

In warme klimaten kan een lucht-water-warmtepomp zonder problemen de verwarmingstaken van een privéwoning aan, maar bij strenge vorst kan een extra warmtebron geen kwaad

Voor opstelling van luchtverwarming Dergelijke systemen zijn ideaal. Minimaal energieverbruik, installatiekosten en onderhoudsproblemen. Maar ze kunnen geen water verwarmen. Om dit te doen, moet u bovendien een ketel installeren of verbinding maken met gecentraliseerde netwerken.

Lucht-lucht warmtepompen zijn de optimale manier om gebouwen van hout of SIP te verwarmen. Dergelijke gebouwen hebben lage warmteverliezen en de luchtwarmtepompcapaciteit om ze te verwarmen is overvloedig.

In de zomer kan een lucht-lucht warmtepomp worden gebruikt om het zwembadwater te verwarmen

Fundamentele verschillen met airconditioning

Uiterlijk is een lucht-luchtwarmtepomp vergelijkbaar met een huishoudelijke airconditioner. Maar het heeft zijn eigen onderscheidende ontwerpkenmerken en technische kenmerken.

Het eerste apparaat wordt gebruikt als de belangrijkste verwarmingsbron en werkt het hele jaar door. En de tweede is meer bedoeld voor het koelen van de lucht in de zomerse hitte.

De belangrijkste functie van een warmtepomp is verwarmen. Veel modellen zijn echter ook in staat de binnenlucht te koelen. Maar in deze bedrijfsmodus zijn ze qua energie-efficiëntie aanzienlijk inferieur aan de airconditioner. Dit is nogal een extreem geval van hun gebruik.

Qua uiterlijk lijken de airconditioner en luchtverwarmer op elkaar, maar hebben ze totaal verschillende doeleinden en prestatiekenmerken

Aan de andere kant: velen inverter-airconditioners kan de binnenlucht verwarmen. Maar ze verbruiken veel meer elektriciteit dan warmtepompen. Elk apparaat heeft zijn eigen doel.

Het gebruik van lucht-lucht HP is vooral een transitie naar hernieuwbare energiebronnen.

Deze systemen zijn kosteneffectief, ondanks de grote initiële investering in geld. De verlaging van de verwarmingskosten dekt alle initiële kosten.

Selectie en berekeningen van een warmtepomp

Een lucht-luchtwarmtepomp is alleen effectief als deze correct is geselecteerd. Het is noodzakelijk om het vermogen vooraf te berekenen, afhankelijk van de vierkante meters van het huis. En kijk dan pas naar de prijzen van verschillende fabrikanten.

Bij de berekeningen wordt gebruik gemaakt van de energie-efficiëntiecoëfficiënt COP (de verhouding tussen het HP-vermogen en de verbruikte energie).

Onder ‘kasomstandigheden’ bereikt het vaak 4-5 punten, en de modernste modellen bereiken 7-8. Wanneer de buitentemperatuur echter daalt tot -15–20°C, daalt dit cijfer scherp tot slechts twee.

De warmtepomp levert optimale verwarmingsprestaties bij buitentemperaturen van -10...+10 graden Celsius, waardoor hij tot ¾ van de warmte-energie van de straat opneemt

Bij berekening van luchtverwarming moet rekening mee worden gehouden:

• thermische isolatie en isolatie van gebouwen;
• oppervlakte van kamers;
• aantal mensen dat in het huisje woont;
• algemene klimatologische omstandigheden van het gebied waar het huis zich bevindt.

Voor de meeste woningen is per tien vierkante meter ongeveer 0,7 kW warmtepompvermogen nodig. Maar alles is hier nogal willekeurig. Als de plafonds hoger zijn dan 2,7 m of de muren en ramen slecht geïsoleerd zijn, is er meer warmte nodig.

Er zijn veel fabrikanten van lucht-luchtwarmtepompen in zowel Azië als Europa.

De systemen hebben goede recensies van Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Vervoerder, Aertec, Panasonic En Toshiba. Bijna al hun modellen zijn aangepast aan de huishoudelijke bedrijfsomstandigheden en hebben zich goed bewezen.

Zelfs bij spanningspieken breken ze niet en blijven ze goed werken nadat ze de elektriciteit hebben ingeschakeld.

De prijs van lopende luchtwarmtepompen varieert van 90 tot 450 duizend roebel. Hier hangt veel niet alleen af ​​van de kracht van het apparaat, maar ook van de extra functionaliteit en het land van fabricage.

Geselecteerde modellen complementeren:

• filters voor luchtzuivering en desinfectie;
• back-upverwarmingen;
• elektrische generatoren;
• GSM-modules voor systeembeheer;
• ionisatoren en ozonisatoren.

De praktijk leert dat bij vorst onder -15 ° C kamers die alleen door een warmtepomp worden verwarmd, koel worden. En zonder extra verwarming ruiken de kamers eerlijk gezegd niet prettig.

In de zuidelijke regio's, waar dergelijke vorst zeldzaam is, is HP echter behoorlijk effectief en rechtvaardigt het meer dan het geld dat wordt uitgegeven aan het besparen van energiebronnen.

Zelfgemaakt uit een oude koelkast

Het is vrij moeilijk om zonder gespecialiseerde technische kennis een lucht-luchtwarmtepomp samen te stellen uit individuele compressoren en condensors. Maar voor een kleine kamer of kas kun je een oude koelkast gebruiken.

De eenvoudigste luchtwarmtepomp kan van een koelkast worden gemaakt door er vanaf de straat een luchtkanaal in te steken en de ventilator aan het achterrooster van de warmtewisselaar te hangen

Om dit te doen, moet u twee gaten in de voordeur van de koelkast maken. Via de eerste komt de straatlucht de vriezer binnen en via de tweede, lagere, wordt deze weer naar de straat afgevoerd.

Tegelijkertijd zal het tijdens zijn passage door de binnenkamer een deel van de daarin aanwezige warmte afgeven aan freon.

Je kunt de koelmachine ook gewoon in de muur inbouwen met de deur naar buiten open en de warmtewisselaar achterin de kamer in. Maar er moet rekening mee worden gehouden dat het vermogen van een dergelijke verwarmer klein zal zijn en dat deze veel elektriciteit verbruikt.

De lucht in de kamer wordt verwarmd door een warmtewisselaar aan de achterkant van de koelkast. Een dergelijke warmtepomp kan echter alleen werken bij buitentemperaturen die niet lager zijn dan plus vijf graden Celsius.

Deze huishoudelijke apparaten zijn uitsluitend bedoeld voor gebruik binnenshuis.

In een groot huisje zal het luchtverwarmingssysteem moeten worden aangevuld met luchtkanalen die de warme lucht gelijkmatig door alle kamers verdelen

De installatie van een lucht-luchtwarmtepomp is uiterst eenvoudig. Het is noodzakelijk om de externe en interne blokken te installeren en ze vervolgens met elkaar te verbinden via een circuit met koelvloeistof.

Het eerste deel van het systeem wordt buiten geïnstalleerd: direct op de gevel, het dak of naast het gebouw. De tweede in huis kan aan het plafond of de muur worden geplaatst.

Het wordt aanbevolen om de buitenunit een paar meter van de ingang van het huisje en uit de buurt van de ramen te installeren; vergeet het geluid dat door de ventilator wordt geproduceerd niet.

En de interne is zo geïnstalleerd dat de stroom warme lucht daaruit zich gelijkmatig door de kamer verspreidt.

Als u van plan bent een huis met meerdere kamers op verschillende verdiepingen te verwarmen met een lucht-luchtwarmtepomp, moet u een systeem van geforceerde ventilatiekanalen installeren.

In dit geval is het beter om het project bij een bekwame ingenieur te bestellen, anders is het vermogen van de verwarming mogelijk niet voldoende voor alle gebouwen.

De elektriciteitsmeter en het beveiligingsapparaat moeten bestand zijn tegen de piekbelastingen die door de warmtepomp worden gegenereerd. Wanneer er buiten een plotselinge koudegolf optreedt, begint de compressor vele malen meer elektriciteit te verbruiken dan normaal.

Bij een dergelijke luchtverwarmer kun je het beste een aparte toevoerleiding vanaf het verdeelbord aanleggen.

Er moet bijzondere aandacht worden besteed aan de installatie van freonleidingen. Zelfs de kleinste spanen binnenin kunnen de compressorapparatuur beschadigen.

Hier kun je niet zonder kopersoldeervaardigheden. Over het algemeen moet het bijvullen van koelmiddel worden toevertrouwd aan een professional om later problemen met koelmiddellekken te voorkomen.

Stapsgewijze instructies voor het maken van een warmtepomp van een koelkast worden beschreven in Dit artikel.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Werkingsprincipe van het lucht-lucht thermische splitsysteem:

Luchtwarmtepomp in het verwarmingssysteem van een huis met twee verdiepingen:

Inverter-airconditioner of luchtwarmtepomp - wat is beter?

Lucht-lucht warmtepompen zijn zeer efficiënte apparaten. Ze zijn gemakkelijk te onderhouden, handig in gebruik en zuinig.

Er is inmiddels een enorm aanbod aan soortgelijke systemen te koop; voor iedere woning kunt u een verwarmingsinstallatie kiezen. Je hoeft alleen maar de kracht ervan correct te berekenen, dan zal het vele jaren effectief dienen.

Wat vindt u van de efficiëntie en haalbaarheid van het gebruik van lucht-lucht warmtepompen? Deel uw mening, geef feedback over het gebruik van de units en stel vragen. Het reactieformulier vindt u hieronder.