Šilumos siurblys “oras-oras”: veikimo principas, įranga, parinkimas ir skaičiavimai

Norite įrengti name konvektorinį šildymą, kuriame šilumnešiui šildyti naudojamas oro-oras šilumos siurblys, užtikrinantis didelį sutaupymą šildymo išlaidoms? Sutikite, kad gauti visavertį šildymą kartu su karštu vandeniu beveik nemokamai – labai viliojantis dalykas.

Tačiau jūs nežinote, kaip sukurti tokią sistemą, kad alternatyviu būdu šildytų patalpas ir gauti karšto vandens buitiniams poreikiams?

Mes padėsime išsiaiškinti šį klausimą – straipsnyje aprašytas siurblio veikimo principas ir konstrukcija. Energijos tokiai sistemai teks išleisti tik kompresoriaus darbui, o pagrindinis šilumos kiekis bus imamas tiesiog iš gatvės atmosferos, už ką kol kas nereikalaujama pinigų.

Taip pat aptarti jo įdiegimo į sistemą privalumai ir esminiai trūkumai. Atskiras dėmesys skirtas siurblio parinkimui ir skaičiavimui.

O mėgėjams viską daryti savo rankomis siūlome sukurti tokį siurblį savarankiškai, naudojant turimas medžiagas. Pagalbai pateikiame nuotraukų medžiagą ir vaizdo rekomendacijas apie oro šilumos siurblio konstrukciją ir veikimą.

Oro-oras šilumos siurblio charakteristika

Bet koks šilumos siurblys priklauso įrangai iš alternatyvios energetikos srities. Jis ima šiluminę energiją iš oro masių lauke, iš aplinkinės erdvės patalpoje, kad ja šildytų gyvenamuosius ir negyvenamuosius objektus.

Tai nenaudojamos jokios degiosios kuro rūšys.

Išoriškai oro-oras šilumos siurblys (ŠS) panašus į inverterinį kondicionierių, split sistemą iš išorinio ir vidinio bloko.

O veikimo principu jis labiau primena šaldytuvą, tik veikia „atvirkščiai“. Tačiau skirtumas nuo jų abiejų, šis šilumos siurblys gali tiek vėsinti, tiek šildyti oro mases name.

Šilumos siurblys ima žemo potencialo šiluminę energiją iš atmosferos lauke ir ja šildo kambario orą iki komfortiškų temperatūrų

Veikimo principas ir vidinė konstrukcija

Oro-oras ŠS darbo pagrindas yra paprastas fizinis termodinamikos reiškinys – skystis garindamas atvėsina paviršių, nuo kurio jis išsiskiria. Pavyzdžiui, garai virš puodelio su karšta arbata demonstruoja tą patį efektą.

Šiuo principu veikia ir įprastas šaldytuvas. Jo viduje yra vamzdeliai, kuriais aukštu slėgiu cirkuliuoja šaltnešis. Jis paima šilumą iš šaldiklio kameros vidaus, šiek tiek įkaisdamas.

Tada surinkta šiluma atiduodama į kambario orą per šilumokaitį (groteles už šaldytuvo).

Žiemą oro-oras šilumos siurblys šildo kambario orą, o vasarą gali jį vėsinti.

O kad šaltnešis atvėstų iki darbinių temperatūrų, jis suspaudžiamas kompresoriuje. Be to, per darbo ciklą šaltnešis sistemos kompresorius-kondensatorius-garintuvas viduje nuolat pereina iš dujinės būsenos į skystą ir atvirkščiai.

Oro šilumos siurblys veikia visiškai analogiškai. Tik šilumą jis ima iš lauko, o ne iš uždaro šaldiklio. Net jei lauke šalta, atmosferoje vis tiek yra nemažai šiluminės energijos.

Šilumos gamybai šilumos siurbliui reikia tik energijos, kurią sunaudoja kompresorius. Schemoje išsamiai pavaizduotas šilumos perdavimo procesas.

Oro-oras šilumos siurblys susideda iš šių elementų:

• kompresoriaus;
• garintuvo su priverstinio oro pūtimo ventiliatoriumi;
• išsiplėtimo vožtuvo;
• varinių vamzdelių šaltnešiui perkelti tarp lauko ir namo;
• kondensatoriaus su ventiliatoriumi, tiekiančiu pašildytą orą į patalpą.

Pirmieji trys elementai sudaro išorinį bloką, o paskutinis priklauso vidinei šilumos siurblio daliai. Šilumą izoliuojantys variniai vamzdeliai skirti nuolatiniam šilumnešio judėjimui tarp šių split sistemos modulių.

Šaltnešio judėjimas šilumos siurblyje vyksta uždaru ratu, dėl ko jis nuolat suspaudžiamas ir plečiasi.

Oro-oras šilumos siurblio veikimo algoritmas atrodo taip:

1. Lauko oras įtraukiamas ventiliatoriumi į išorinį bloką ir praleidžiamas pro išorinio garintuvosi briaunas. Cirkuliuojantis per šilumokaitį šaltnešis sugeria jame esančią šiluminę energiją, pereidamas į dujinę būseną.
2. Toliau dujos patenka į kondensatorių, kur suspaudžiamos. O po to jos variniais vamzdeliais perkeliamos į vidinį bloką.
3. Name esančiame kondensatoriuje dujos vėl virsta skysčiu, perduodamos šilumą kambario orui.
4. Tada perteklinis slėgis sumažinamas išsiplėtimo vožtuvu, o skystas šaltnešis vėl siunčiamas į pirminį garintuvą.

Šaltnešio, patenkančio į išorinį bloką, temperatūros vertė visada yra žemesnė už aplinkos temperatūrą. Todėl jis visada paima šilumą iš atmosferos.

Tačiau aušinimo skysčio „vėsinimo“ lygis sistemoje yra pastovus, o išorės temperatūra nuolat svyruoja. Dėl šios priežasties esant dideliems šalčiams ŠN praranda efektyvumą.

Ciklas šilumnešio judėjimo šilumos siurblio oras-oras: 1. jis suspaudžiamas kompresoriaus, 2. kondensuojasi šilumokaityje, atiduodamas šilumą, 3. skysčio pavidalu patenka į išorinį šilumokaitį, 4. ten išgaruoja, pagavęs garuodamas šiluminę energiją iš išorinės aplinkos, 5. vėl grįžta į kondensatorių.

Norint padidinti šilumos siurblio galią, kondensatoriaus ir garintuvo paviršiai daromi kuo didesni. O nepertraukiamam darbui žiemos metu išorinis šilumokaitis aprūpintas savo atšildymo sistema.

Oro šilumos siurblio privalumai ir trūkumai

Kiekviena techniškai sudėtinga sistema turi savo privalumų ir trūkumų. Reklaminiai prospektai yra viena, o iš tikrųjų šilumos siurblių savininkai rizikuoja susidurti su tam tikromis problemomis.

Šildymo/vėsinimo įrenginiai „oras-oras“ yra naudingi dėl kelių priežasčių.

Prie pagrindinių privalumų priskiriama:

• Universalumas. Sistemos leidžia šildyti ir vėsinti patalpas pagal kambario paskirtį, poreikius ir klimato sezoną.
• Ekologiškumas. Suteikia galimybę visiškai atsisakyti gamtinių dujų, anglies, malkų ir pan. deginimo, kuris teršia gamtą degimo produktais.
• Montavimo paprastumas. Surinkti sistemą iš gamyklinių komponentų nebus sunku. Šilumos siurblį galima pasigaminti savo rankomis iš turimų priemonių.
• Priešgaisrinė sauga. Šilumos gavimo procesas nesusijęs su degalų naudojimu. Netgi įrenginio veikimo trikdžiai negali sukelti gaisrų.
• Ekonomiškumas. Traukia dideliu šilumos perdavimo koeficientu esant minimalioms sąnaudoms (už suvartotą 1 kWh elektros energijos jie išduoda 4–5 kWh šilumos). Be to, greitai atsiperka.
• Prieinamumas pagal kainą. Gamyklinės gamybos sistemų kaina leidžia šilumos siurblį įsigyti praktiškai visiems norintiems. Savo rankomis pagamintas įrenginys bus beveik nemokamas.
• Eksploatacijos patogumas. Techniškai sudėtingiausias sistemos prietaisas – kompresorius, su kurio priežiūra sunku nesusitvarkyti. Esant šilumos siurbliams būdingai apkrovai, kompresoriai retai sugenda anksčiau nei gamintojo žadėtas terminas.

Vieno kambario šildymui organizuoti pakanka įrengti split sistemą, ant fasado pakabinus išorinį modulį, o ant vidinės sienos – konvektorių. Norint apšildyti keletą patalpų, teks įrengti šildomo oro paskirstymo kanalus.

Už kiekvieną suvartotos elektros kilovatą šilumos siurblys išduoda iki penkių kilovatų šiluminės energijos

Visas oras-oras šilumos siurblio valdymas vykdomas įmontuota automatika. Ypatingo dėmesio šios sistemos darbui ir nustatymui nereikės. Reikės tik reguliariai valyti oro filtrus ir kartais juos keisti.

Tarp neigiamų šilumos siurblių pusių galima paminėti:

• nors ir nežymus, bet vis dėlto triukšmo fonas;
• tiesioginę sistemos efektyvumo priklausomybę nuo išorės temperatūros;
• elektros suvartojimo padidėjimą atšalus orams lauke;
• nuolat ore sklandančias dulkes dėl nepertraukiamo ventiliatoriaus darbo ir oro konvekcijos patalpoje;
• priklausomybę nuo elektros tiekimo (nepertraukiamam darbui reikės generatoriaus).

Esant lauko temperatūrai iki -10°C viskas veikia puikiai, iš gatvės paimamos šilumos visiškai pakanka sukurti namuose komfortiškas sąlygas. Tačiau toliau atšalus siurblio efektyvumas smarkiai krenta.

Jei kotedžas pastatytas vietovėje su šaltu klimatu ir stipriomis žiemos šalnomis, tai be papildomo katilo ar židinio neapsieisite.

Šiltame klimate orinis šilumos siurblys be problemų susidoroja su privačios namo šildymo užduotimis, tačiau esant stipriems šalčiams papildomas šilumos šaltinis nepakenks

Oro šildymo įrengimui tokios sistemos tinka idealiai. Minimalios elektros energijos sąnaudos, montavimo pastangos ir priežiūros problemos. Tačiau jomis negalima pašildyti vandens. Tam teks papildomai įrengti boilerį arba prisijungti prie centralizuotų tinklų.

Oras-oras šilumos siurbliai yra optimalus būdas šildyti pastatus, pastatytus iš medžio arba SIP. Tokių statinių šilumos nuostoliai maži, orinio šilumos siurblio galios jų šildymui pakanka su kaupu.

Vasaros laikotarpiu oro-oro šilumos siurblį galima naudoti baseino vandens šildymui

Esminiai skirtumai nuo kondicionieriaus

Išoriškai oro-oro šilumos siurblys yra panašus į buitinį kondicionierių. Tačiau jis turi savo išskirtinių konstrukcinių ypatybių ir techninių charakteristikų.

Pirmasis įrenginys naudojamas kaip pagrindinis šildymo šaltinis, veikiantis ištisus metus. O antrasis labiau skirtas oro vėsinimui vasaros karštyje.

Pagrindinė šilumos siurblio funkcija yra šildymas. Tačiau daugelis modelių taip pat gali vėsinti patalpų orą. Tačiau šiuo darbo režimu jie energijos vartojimo efektyvumu gerokai nusileidžia kondicionieriui. Tai greičiau kraštutinis jų naudojimo atvejis.

Pagal išorinę išvaizdą kondicionierius ir oro šilumos siurblys yra panašūs, tačiau turi visiškai skirtingą paskirtį ir eksploatacines charakteristikas.

Kita vertus, daugelis invertorinių kondicionierių taip pat gali šildyti patalpų orą. Tačiau jie sunaudoja gerokai daugiau elektros energijos nei šilumos siurbliai. Kiekvienas įrenginys turi savo paskirtį.

Oro-oro šilumos siurblių naudojimas – tai pirmiausia perėjimas prie atsinaujinančių energijos šaltinių.

Šios sistemos yra ekonomiškai naudingos, nepaisant didelių pradinių investicijų. Šildymo išlaidų sumažinimas atperka visas pradines išlaidas.

Šilumos siurblio parinkimas ir skaičiavimai

Oro-oro šilumos siurblys bus efektyvus tik tada, jei jis bus tinkamai parinktas. Būtina iš anksto apskaičiuoti jo galią atsižvelgiant į namo kvadratūrą. O jau tada žiūrėti, kokios yra skirtingų gamintojų kainos.

Skaičiavimuose naudojamas energijos vartojimo efektyvumo koeficientas COP (šilumos siurblio galios ir sunaudotos energijos santykis).

„Šiltnamio sąlygomis“ jis dažnai siekia 4–5 punktus, o pačiuose moderniausiuose modeliuose iki 7–8. Tačiau lauko temperatūrai nukritus iki -15–20 °C, šis rodiklis smarkiai krenta iki vos dviejų.

Optimalų šildymo našumą šilumos siurblys pasiekia esant lauko temperatūroms nuo -10…+10 laipsnių Celsijaus, taip jis iki ¾ šiluminės energijos paima iš lauko.

Apskaičiuojant oro šildymą būtina atsižvelgti:

• patalpų šilumos izoliaciją ir insoliaciją;
• kambarių plotą;
• kotedžo gyventojų skaičių;
• bendras vietovės, kur stovi namas, klimato sąlygas.

Daugumai namų kiekvienam dešimčiai kvadratinių metrų reikia maždaug 0,7 kW šilumos siurblio galios. Tačiau visa tai yra gana sąlygiška. Jei lubos aukštesnės nei 2,7 m arba sienos ir langai yra blogai izoliuoti, šilumos reikės daugiau.

Oro-oras šilumos siurblių gamintojų yra nemažai tiek Azijoje, tiek Europoje.

Gerų atsiliepimų turi Daikin, Dimplex, Hitachi, Vaillant, Mitsubishi, Fujitsu, Carrier, Aertec, Panasonic ir Toshiba sistemos. Beveik visi jų modeliai yra pritaikyti vietos eksploatavimo sąlygoms ir pasirodė gana gerai.

Netgi esant įtampos svyravimams, jie nesugenda, toliau tinkamai veikdami po elektros įjungimo.

Paprastų oro šilumos siurblių kaina svyruoja nuo 900 iki 4 500 €. Čia daug kas priklauso ne tik nuo agregato galios, bet ir nuo papildomų funkcijų bei gamybos šalies.

Atskiri modeliai papildomi:

• oro valymo ir dezinfekavimo filtrais;
• atsarginiais šildytuvais;
• elektros generatoriais;
• GSM moduliais sistemos valdymui;
• jonizatoriais ir ozonatoriais.

Praktika rodo, kad esant šalčiams žemiau -15 °C, patalpose, šildomose tik oro šilumos siurbliu, tampa vėsu. O be papildomo šildytuvo komforto kambariuose tiesiog nėra.

Tačiau pietiniuose regionuose, kur tokie šalčiai yra reti, ŠS yra gana efektyvus ir su kaupu atperka išleistus pinigus dėl energijos išteklių taupymo.

Savadarbis iš seno šaldytuvo

Iš atskirų kompresorių ir kondensatorių savo rankomis surinkti oro-oras šilumos siurblį be specialių inžinerinių žinių yra gana sudėtinga. Tačiau nedideliam kambariui ar šiltnamiui galima panaudoti seną šaldytuvą.

Paprasčiausią oro šilumos siurblį galima pagaminti iš šaldytuvo, į jį iš gatvės įvedus ortakį ir ant galinių šilumokaičio grotelių pakabinus ventiliatorių.

Tam reikia priekinėje šaldytuvo durelėje padaryti dvi skyles. Per pirmąją į šaldiklį pateks lauko oras, o per antrąją apatinę – bus išvedamas atgal į lauką.

Tuo metu, keliaujant per vidinę kamerą, jis atiduos dalį jame esančios šilumos freonui.

Taip pat šaldymo mašiną galima tiesiog įmontuoti į sieną, durimis atvirą į lauką, o šilumokaičiu gale – į patalpą. Tačiau reikia atsižvelgti, kad tokio šildytuvo galia bus nedidelė, o elektros energijos jis suvartoja nemažai.

Oro kambaryje šildomas nuo šilumokaičio, esančio šaldytuvo gale. Tačiau toks šilumos siurblys gali veikti tik esant lauko temperatūrai ne žemesnei kaip plius penki laipsniai Celsijaus.

Šis buitinis prietaisas skirtas naudoti tik patalpose.

Dideliame kotedže oro šildymo sistemą teks papildyti ortakiais, kurie tolygiai paskirsto šiltą orą visoms patalpoms.

Oro-oro šilumos siurblio montavimas itin paprastas. Būtina sumontuoti išorinį ir vidinį blokus, o tada sujungti juos tarpusavyje šilumnešio kontūru.

Pirmoji sistemos dalis montuojama lauke: tiesiai ant fasado, stogo arba šalia pastato. Antrąją namuose galima patalpinti ant lubų arba sienos.

Išorinį bloką rekomenduojama montuoti kelių metrų atstumu nuo įėjimo į kotedžą ir toliau nuo langų, nepamirštant ventiliatoriaus keliamo triukšmo.

O vidinis montuojamas taip, kad šilto oro srautas iš jo tolygiai pasklistų po visą kambarį.

Jei oro-oro šilumos siurbliu planuojama šildyti namą su keliais kambariais skirtinguose aukštuose, teks įrengti vėdinimo kanalų sistemą su priverstiniu orapūtimu.

Tokiu atveju geriau užsisakyti projektą iš kompetentingo inžinieriaus, kitaip ŠS galios gali nepakakti visoms patalpoms.

Elektros skaitiklis ir apsaugos įtaisas turi atlaikyti šilumos siurblio sukeliamas piko apkrovas. Staiga atšalus orui, kompresorius pradeda vartoti kelis kartus daugiau elektros nei įprastai.

Geriausia tokiam oro šildytuvui nutiesti atskirą maitinimo liniją nuo skirstomojo skydo.

Ypatingą dėmesį reikėtų skirti freono vamzdelių montavimui. Net menkiausia drožlė viduje gali pažeisti kompresoriaus įrangą.

Čia neapsieisite be vario litavimo įgūdžių. Šaltnešio užpildymą apskritai verta patikėti profesionalui, kad vėliau išvengtumėte problemų dėl jo nuotėkių.

Žingsnis po žingsnio instrukcija, kaip pagaminti šilumos siurblį iš šaldytuvo, aprašyta šiame straipsnyje.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Oro-oro šiluminės split sistemos veikimo principas:

Oro šilumos siurblys dviejų aukštų namo šildymo sistemoje:

Kondicionierius-inverteris arba oro šilumos siurblys – kas geriau?

Oro-oro principu veikiantys šilumos siurbliai yra itin efektyvūs įrenginiai. Jie yra paprasti priežiūroje, patogūs naudoti ir ekonomiški.

Parduodama dabar didžiulis tokių sistemų asortimentas, bet kuriam namui galima parinkti šildymo įrenginį. Tereikia išmintingai apskaičiuoti jo galią, tuomet jis efektyviai tarnaus ilgus metus.

O ką jūs manote apie oro-oro šilumos siurblių efektyvumą ir tikslingumą? Dalinkitės savo nuomone, palikite atsiliepimus apie agregatų naudojimą ir užduokite klausimus. Komentarų forma yra žemiau.