Soojuspump “õhk-õhk”: tööpõhimõte, seade, valik ja arvutused

Soovite oma kodus korraldada konvektorküte, kus soojuskandja soojendamiseks kasutatakse õhk-õhk soojuspumpa, mis tagab olulise säästu küttekuludelt? Nõustute, et saada täisväärtuslik küte koos sooja veega peaaegu tasuta – see on väga ahvatlev ettevõtmine.

Kuid te ei tea, kuidas ehitada sellist süsteemi, et alternatiivsel viisil ruume kütta ja saada sooja vett majapidamisvajadusteks?

Me aitame selle küsimuse lahendada – artiklis käsitletakse pumba tööpõhimõtet ja konstruktsiooni. Sellisele süsteemile tuleb energiat kulutada ainult kompressori tööks, ja põhiline soojushulk võetakse lihtsalt tänavalt atmosfäärist, mille eest meilt raha veel ei küsita.

Samuti käsitletakse selle süsteemi integreerimise eeliseid ja olulisi puudusi. Erilist tähelepanu pööratakse pumba valikule ja arvutustele.

Ja neile, kellele meeldib kõike ise teha, soovitame ehitada sarnane pump iseseisvalt, kasutades käepäraseid materjale. Abiks toome fotomaterjalid ja videosoovitused õhk-soojuspumba konstruktsiooni ja talitluse kohta.

Õhk-õhk soojuspumba iseloomustus

Iga soojuspump kuulub alternatiivenergeetika valdkonna seadmete hulka. See võtab soojusenergia väljas olevatest õhumassidest ja toa ümbritsevast ruumist, et soojendada sellega elamu- ja mitteeluruume.

Seejuures ei kasutata mingeid põletatavaid kütuseliike.

Väliselt sarnaneb õhk-õhk soojuspump (TN) inverter-konditsioneeriga, split-süsteemiga, mis koosneb välis- ja siseplokist.

Kuid tööpõhimõttelt meenutab see rohkem külmkappi, toimides ainult “vastupidi”. Kuid erinevalt mõlemast neist on see soojuspump võimeline nii jahutama kui ka soojendama õhumasse majas.

Soojuspump võtab madalapotentsiaalse soojusenergia atmosfäärist väljas ja soojendab sellega toaõhu mugava temperatuurini.

Tööpõhimõte ja sisemine ehitus

Õhk-õhk soojuspumba töö aluseks on lihtne termodünaamika füüsikaline nähtus – vedelik jahutab aurustumisel pinda, millelt see hajub. Näiteks aur kuuma tee tassi kohal demonstreerib sama efekti.

Samal põhimõttel töötab ka tavaline külmik. Selle sees on torud, milles ringleb kõrge rõhu all olev külmaaine. See võtab soojust sügavkülmiku sisemusest, soojenedes seejuures veidi.

Seejärel antakse kogutud soojus üle toaõhule soojusvaheti (külmiku taga oleva resti) kaudu.

Talvel soojendab õhk-õhk soojuspump toaõhku, suvel saab see seda jahutada.

Et külmaaine pärast jahutamist töötemperatuurini jahtuks, surutakse see kompressoris kokku. Lisaks muutub freoon süsteemis kompressor-kondensaator-aurusti töötsükli jooksul pidevalt gaasilisest olekust vedelasse ja tagasi.

Õhk-soojuspump töötab täiesti sarnaselt. Ainult et soojust võtab see väljast, mitte suletud sügavkülmikust. Isegi kui väljas on külm, on atmosfääris siiski palju soojusenergiat.

Soojuse tootmiseks vajab soojuspump ainult energiat, mida kulub kompressori tööle. Skeemil on üksikasjalikult kujutatud soojuse ülekandmise protsess.

Õhk-õhk soojuspump koosneb järgmistest elementidest:

• kompressor;
• aurusti sundventilaatoriga;
• paisuklapp;
• vasktorud freooni ülekandmiseks õue ja maja vahel;
• kondensaator sooja õhu ventilaatoriga siseruumi;

Esimesed kolm elementi moodustavad välisploki, viimane kuulub soojuspumba sisemusse. Soojustatud vasktorud on ette nähtud soojuskandja pidevaks liikumiseks nende split-süsteemi moodulite vahel.

Freooni liikumine soojuspumbas toimub suletud ringis, mille tulemusel see pidevalt surutakse kokku ja paisub.

Õhk-õhk soojuspumba töö algoritm on järgmine:

1. Välisõhk tõmmatakse ventilaatori abil välisplokki ja juhitakse läbi välisaurusti ribide. Soojusvahetis ringlev freoon võtab endasse selles oleva soojusenergia, muutudes seejuures gaasiliseks.
2. Järgmisena jõuab gaas kondensaatorisse, kus see surutakse kokku. Seejärel pumbatakse see mööda vasktorusid sisemisse plokki.
3. Majas asuvas kondensaatoris muutub gaas tagasi vedelikuks, andes soojust üle toaõhule.
4. Seejärel lastakse liigne rõhk paisuklapi kaudu välja ja vedel freoon saadetakse tagasi esmasesse aurustisse.

Välisplokki siseneva freooni temperatuur on alati madalam kui ümbritseva keskkonna temperatuur. Seetõttu võtab see alati soojust atmosfäärist.

Kuid jahutusvedeliku 'jahutuse' tase süsteemis on püsiv, välisõhu temperatuur aga kõigub pidevalt. Sel põhjusel kaotab soojuspump tugevate külmade korral oma tõhususe.

Õhk-õhk soojuspumba jahutusvedeliku tsükkel: 1. seda surub kokku kompressor, 2. see kondenseerub soojusvahetis, eraldades samal ajal soojust, 3. vedelikuna siseneb see välimisse soojusvahetisse, 4. seal see aurustub, haarates aurustumisel väliskeskkonna soojusenergiat, 5. naaseb uuesti kondensaatorisse.

Soojuspumba võimsuse suurendamiseks tehakse kondensaatori ja aurusti pinnad võimalikult suureks. Talvel katkematu töö tagamiseks varustatakse välimine soojusvaheti oma sulatussüsteemiga.

Õhksoojuspumba plussid ja miinused

Igal tehniliselt keerukal süsteemil on oma eelised ja puudused. Reklaambrošüürid on üks asi, kuid tegelikkuses võivad soojuspumpade omanikud kokku puutuda teatud probleemidega.

Õhk-õhk tüüpi kütte-/jahutussüsteemid on kasulikud mitmel põhjusel.

Peamiste plusside hulka kuuluvad:

• Mitmekülgsus. Süsteemid võimaldavad ruume kütta ja jahutada vastavalt ruumi otstarbele, vajadustele ja kliimahooajale.
• Keskkonnasõbralikkus. Need võimaldavad täielikult loobuda maagaasi, kivisöe, küttepuude jms põletamisest, mis saastavad looduskeskkonda põlemissaadustega.
• Paigaldamise lihtsus. Süsteemi kokkupanek tehases toodetud komponentidest pole keeruline. Soojuspumba saab ise kodus leiduvatest vahenditest ehitada.
• Tuleohutus. Soojuse tootmine ei ole seotud põlevaine kasutamisega. Isegi seadme töö häired ei põhjusta süttimist.
• Majanduslikkus. Need meelitavad kõrge soojusülekande teguriga minimaalsete kulude juures (tarbitud 1 kWh elektri kohta annavad nad 4–5 kWh soojust). Pealegi tasuvad need end kiiresti ära.
• Hinna kättesaadavus. Tehases valmistatud süsteemide hind võimaldab soojuspumba soetada peaaegu kõigile soovijatele. Ise valmistatud seade on peaaegu tasuta.
• Kasutusmugavus. Kõige tehniliselt keerukam seade süsteemis – kompressor, mille hooldusega on raske mitte toime tulla. Soojuspumpadele iseloomuliku koormuse korral lähevad kompressorid harva rikki enne tootja lubatud tähtaega.

Ühe ruumi kütmise korraldamiseks piisab paigaldada split-süsteem, riputades fassaadile välismooduli ja siseseinale konvektori. Mitme ruumi soojendamiseks tuleb korraldada kuumutatud õhu jaotuskanalid.

Iga tarbitud elektri kilovati kohta annab soojuspump välja kuni viis kilovatti soojusenergiat.

Kogu õhk-õhk soojuspumba juhtimine toimub sisseehitatud automaatika abil. Selle süsteemi tööle ja seadistamisele ei pea erilist tähelepanu pöörama. Tuleb vaid regulaarselt puhastada õhufiltreid ja vahel neid vahetada.

Soojuspumpade negatiivsete külgede hulgast võib mainida:

• kuigi väike, kuid siiski mürafoon;
• süsteemi efektiivsuse otsene sõltuvus välistemperatuurist;
• elektritarbimise kasv väljas külmema ilma korral;
• pidevalt õhus hõljuv tolm ventilaatori pideva töö ja õhu konvektsiooni tõttu ruumis;
• sõltuvus elektrivarustusest (katkematuks tööks on vaja generaatorit).

Väljas temperatuuridel kuni -10 °C töötab kõik suurepäraselt, tänavalt võetud soojusest piisab täiesti maja mugavate tingimuste loomiseks. Kuid edasise külmema ilma korral langeb pumba efektiivsus järsult.

Kui suvila on ehitatud külma kliima ja tugevate talvekülmadega piirkonda, siis ilma täiendava katla või kaminata ei saa hakkama.

Soojas kliimas saab õhk-õhk soojuspump probleemideta hakkama eramaja kütmise ülesannetega, kuid tugevate külmade korral ei tee täiendav soojusallikas paha.

Õhkkütte korraldamiseks sobivad sellised süsteemid ideaalselt. Minimaalsed elektrikulud, paigalduspingutused ja hooldusprobleemid. Kuid nendega ei saa vett soojendada. Selleks tuleb lisaks paigaldada boiler või ühenduda tsentraliseeritud võrkudega.

Õhk-õhk soojuspumbad on optimaalne viis kütmiseks hoonetes, mis on ehitatud puidust või SIP-paneelidest. Selliste hoonete soojuskaod on väikesed, õhk-õhk soojuspumba võimsusest piisab nende kütmiseks küllaga.

Suveperioodil saab õhk-õhk soojuspumpa kasutada basseini vee soojendamiseks

Põhimõttelised erinevused konditsioneerist

Väliselt sarnaneb õhk-õhk soojuspump kodumajapidamises kasutatava konditsioneeriga. Kuid sellel on oma eristavad konstruktsiooniomadused ja tehnilised näitajad.

Esimest seadet kasutatakse peamise kütteallikana, mis töötab aastaringselt. Teine on mõeldud peamiselt õhu jahutamiseks suvekuumuses.

Soojuspumba põhifunktsioon on küte. Paljud mudelid suudavad siiski ka ruumiõhku jahutada. Kuid selles töörežiimis jäävad nad energiatõhususe poolest konditsioneerile oluliselt alla. See on pigem nende kasutamise äärmuslik juhtum.

Välimuselt on konditsioneer ja õhksoojuspump sarnased, kuid neil on täiesti erinev otstarve ja tööomadused

Teisest küljest suudavad ka paljud inverterkonditsioneerid ruumide õhku soojendada. Kuid nad tarbivad selle juures oluliselt rohkem elektrit kui soojuspumbad. Igal seadmel on oma otstarve.

Õhk-õhk soojuspumba kasutamine on eelkõige üleminek taastuvatele energiaallikatele.

Need süsteemid on majanduslikult kasulikud, hoolimata suurtest esmastest rahainvesteeringutest. Küttemaksete vähenemine tasub kõik algsed kulutused ära.

Soojuspumba valik ja arvutused

Õhk-õhk soojuspump on tõhus ainult siis, kui see on õigesti valitud. Tuleb eelnevalt arvutada selle võimsus sõltuvalt maja ruutmeetritest. Ja alles seejärel vaadata, millised on erinevate tootjate hinnad.

Arvutustes kasutatakse energiatõhususe koefitsienti COP (soojuspumba võimsuse ja tarbitud energia suhe).

„Kasvuhoonetingimustes“ ulatub see sageli 4–5 punktini, kõige kaasaegsemad mudelid aga kuni 7–8. Kuid kui välitemperatuur langeb -15–20°C-ni, langeb see näitaja järsult vaid kaheni.

Optimaalse küttevõimsuse annab soojuspump välitemperatuuridel -10…+10 kraadi Celsiuse järgi, nii võtab ta kuni ¾ soojusenergiast õues.

Õhkkütte arvutamisel tuleb arvestada:

• ruumide soojustust ja insolatsiooni;
• ruumide pindala;
• majas elavate inimeste arv;
• piirkonna üldised kliimatingimused, kus maja asub.

Enamiku majade puhul vajab iga kümne ruutmeetri kohta umbes 0,7 kW soojuspumba võimsust. Kuid kõik on siin piisavalt tinglik. Kui laed on kõrgemad kui 2,7 m või seinad ja aknad on halvasti soojustatud, siis kulub sooja rohkem.

Õhk-õhk soojuspumpade tootjaid on palju nii Aasias kui ka Euroopas.

Head tagasisidet on saanud süsteemid Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Carrier, Aertec, Panasonic ja Toshiba. Peaaegu kõik nende mudelid on kohandatud kohalikele töötingimustele ja on end hästi tõestanud.

Isegi pingekõikumiste korral ei lähe nad katki, jätkates pärast elektri sisselülitamist korralikult töötamist.

Hind populaarsetele õhk-õhk soojuspumpadele varieerub vahemikus 900 kuni 4500 €. Siin sõltub palju mitte ainult seadme võimsusest, vaid ka lisafunktsioonidest ja tootjariigist.

Teatud mudeleid täiendavad:

• õhu puhastus- ja desinfitseerimisfiltrid;
• varusoojendid;
• elektrigeneraatorid;
• GSM-moodulid süsteemi juhtimiseks;
• ionisaatorid ja ozonaatorid.

Praktika näitab, et külmade korral alla -15 °C muutub ruumides, mida köetakse ainult õhk-õhk soojuspumbaga, jahedaks. Ilma lisasoojendita pole ruumides mugavusest juttugi.

Siiski lõunapoolsetes piirkondades, kus sellised külmad on harvad, on soojuspump üsna tõhus ja õigustab kulutatud raha kuhjaga tänu energiaressursside kokkuhoiule.

Isetehtud seade vana külmkapist

Eraldi kompressoritest ja kondensaatoritest oma kätega õhk-õhk soojuspumpa kokku panna ilma spetsiaalsete insenerteadmisteta on üsna keeruline. Kuid väikese ruumi või kasvuhoone jaoks võib kasutada vana külmkappi.

Lihtsaima õhk-õhk soojuspumba saab meisterdada külmkapist, vedades sellesse tänavalt õhukanalit ja paigaldades ventilaatori soojusvaheti tagumisele võrele.

Selleks tuleb külmkapis oleva esiuksesse teha kaks ava. Esimese kaudu siseneb sügavkülmikusse tänavaõhk, teise alumise kaudu väljub see tagasi tänavale.

Selle aja jooksul, kui õhk liigub läbi sisemise kambri, annab ta osa selles olevast soojusest üle freoonile.

Samuti võib külmutusmasina lihtsalt seina sisse ehitada nii, et uks on väljapoole lahti, ja soojusvahetiga tagaosa poole – tuppa. Kuid tuleb arvestada, et sellise soojendi võimsus on väike ja elektrit tarbib ta palju.

Ruumi õhk soojeneb külmkapis tagumisest soojusvahetist. Kuid selline soojuspump suudab töötada ainult välistemperatuuridel, mis ei ole madalamad kui pluss viis Celsiuse järgi.

See kodumasin on ette nähtud kasutamiseks ainult siseruumides.

Suures suvilas tuleb õhkküttesüsteemi täiendada õhukanalitega, mis jaotavad sooja õhu ühtlaselt kõikidesse ruumidesse.

Õhk-õhk soojuspumba paigaldus on ülilihtne. Tuleb paigaldada väline ja sisemine plokk ning seejärel ühendada need omavahel soojuskandja kontuuriga.

Süsteemi esimene osa paigaldatakse õue: otse fassaadile, katusele või hoone kõrvale. Teise osa saab majas paigutada lakke või seinale.

Välist plokki on soovitatav paigaldada mõne meetri kaugusel suvila sissepääsust ja eemal akendest, ei tasu unustada ventilaatori tekitatavat müra.

Sisemine plokk paigaldatakse nii, et soe õhuvool leviks sellest ühtlaselt üle kogu ruumi.

Kui õhk-õhk soojuspumbaga on kavas kütta maja, millel on mitu tuba erinevatel korrustel, tuleb korraldada ventilatsioonikanalite süsteem sundsissepuhkega.

Sellisel juhul on parem tellida projekt pädevalt insenerilt, muidu võib soojuspumba võimsusest kõigile ruumidele ei jätkuda.

Elektriarvesti ja kaitseseade peavad taluma soojuspumba tekitatavaid tippkoormusi. Äkilise külmalaine korral hakkab kompressor tarbima kordades rohkem elektrit kui tavaliselt.

Kõige parem on sellise õhksoojendi jaoks vedada eraldi toiteliin jaotuskilbist.

Erilist tähelepanu tuleks pöörata freoonitorude paigaldusele. Isegi väikseim laast sees võib kahjustada kompressoriseadmeid.

Siin ei saa hakkama ilma vaskjootmise oskusteta. Külmaaine täitmine tasub üldse usaldada professionaalile, et hiljem vältida probleeme selle leketega.

Samm-sammuline juhend soojuspumba valmistamiseks külmkapist on kirjeldatud selles artiklis.

Järeldused ja kasulik video teemal

Õhk-õhk soojussplitsüsteemi tööpõhimõte:

Õhksoojuspump kahekorruselise maja küttesüsteemis:

Konditsioneer-inverter või õhksoojuspump – kumb on parem?

Õhk-õhk põhimõttel töötavad soojuspumbad on väga tõhusad seadmed. Need on hoolduses lihtsad, kasutuses mugavad ja ökonoomsed.

Müügil on praegu tohutu valik selliseid süsteeme, igale majale saab valida kütteseadme. Tuleb vaid korralikult arvutada selle võimsus, siis teenib see tõhusalt kaua aastaid.

Mida arvate õhk-õhk soojuspumpade tõhususest ja otstarbekusest “õhk-õhk”? Jagage oma arvamust, jätke tagasisidet seadmete kasutamise kohta ja esitage küsimusi. Kommentaarivorm asub allpool.