공랭식 히트펌프: 작동 원리, 설계, 선택 및 계산

공랭식 히트펌프를 사용하여 냉각수를 가열하는 대류식 난방 장치를 집에 설치하여 난방 비용을 크게 절감하고 싶으십니까? 거의 무료로 온수를 사용하는 회사에서 본격적인 난방을 얻는 것은 매우 유혹적인 일이라는 데 동의하십시오.

하지만 대체 방법으로 방을 가열하고 가정용 온수를 얻는 시스템을 구축하는 방법을 모르십니까?

이 문제를 해결하는 데 도움을 드리겠습니다. 이 기사에서는 펌프 작동 원리와 설계를 다룹니다. 이러한 시스템은 압축기 작동에만 에너지를 소비해야 하며, 주요 열량은 대기에서 거리에서 가져오므로 아직 비용을 지불하라는 요청을 받지 않았습니다.

시스템 구현의 장점과 중요한 단점도 고려됩니다. 펌프의 선택과 계산에 특별한 주의를 기울입니다.

그리고 모든 것을 자신의 손으로하고 싶은 사람들을 위해 사용 가능한 재료를 사용하여 직접 펌프를 만드는 것이 좋습니다. 도움을 주기 위해 우리는 공기 히트 펌프의 설계 및 작동에 대한 사진 자료와 비디오 권장 사항을 제공합니다.

공랭식 히트펌프의 특징

모든 히트 펌프는 해당 분야의 장비에 속합니다. 대체 에너지. 주거용 및 비주거용 물체를 가열하기 위해 실내 주변 공간에서 거리의 기단의 열 에너지를 사용합니다.

가연성 연료를 사용하지 않습니다.

외부 히트펌프(테네시) 공랭식은 인버터 에어컨과 유사하며, 분할 시스템 외부 및 내부 블록에서.

그리고 작동 원리에 따르면 냉장고와 더 유사하며 "반대로"작동합니다. 그러나 두 가지 모두와 달리 이 열 펌프는 집안의 공기를 냉각하고 가열할 수 있습니다.

히트펌프는 실외 대기로부터 낮은 등급의 열 에너지를 흡수하여 실내 공기를 쾌적한 온도로 가열합니다.

작동 원리 및 내부 구조

공대공 HP의 작동은 열역학의 단순한 물리적 현상을 기반으로 합니다. 즉, 액체가 증발하면 분산된 표면이 냉각됩니다. 예를 들어, 뜨거운 차 머그잔 위에 김을 얹어도 같은 효과가 나타납니다.

일반 냉장고는 이 원리로 작동합니다. 내부에는 냉매가 고압으로 순환하는 튜브가 있습니다. 냉동실 내부의 열을 빼앗아 약간 따뜻해집니다.

수집된 열은 열교환기(냉장고 뒷면 그릴)를 통해 실내 공기로 방출됩니다.

겨울에는 공랭식 히트펌프로 실내 공기를 가열하고, 여름에는 냉각할 수 있습니다.

그리고 냉매가 작동 온도까지 냉각되도록 압축기에서 압축됩니다. 또한 시스템 내부의 프레온 작동 주기 동안 압축기-응축기-증발기 기체에서 액체로, 그리고 그 반대로 끊임없이 변화합니다.

공기 소스 열 펌프는 정확히 동일한 방식으로 작동합니다. 닫힌 냉동고가 아닌 거리에서 열을 가져옵니다. 외부가 서리가 내리더라도 대기에는 여전히 많은 열 에너지가 있습니다.

열을 생산하려면 히트 펌프는 압축기를 작동하는 데 소비되는 에너지만 필요합니다. 다이어그램은 열 전달 과정을 자세히 보여줍니다.

공기 대 공기 히트 펌프는 다음 요소로 구성됩니다.

• 압축기;
• 강제 통풍 팬이 있는 증발기;
• 확장 밸브;
• 거리와 집 사이에 프레온을 펌핑하는 구리 파이프;
• 실내에 따뜻한 공기를 공급하는 팬이 있는 응축기.

처음 세 개의 요소는 외부 장치를 구성하고 마지막 요소는 열 펌프의 내부 부분에 속합니다. 단열 구리 튜브는 이러한 분할 시스템 모듈 사이에서 냉각수가 지속적으로 이동하도록 설계되었습니다.

열 펌프에서 프레온의 움직임은 악순환으로 발생하며 그 결과 지속적으로 수축 및 팽창합니다.

공랭식 히트펌프의 작동 알고리즘은 다음과 같습니다.

1. 실외 공기는 팬에 의해 실외기로 흡입되어 외부 증발기의 핀을 통과하게 됩니다. 열 교환기를 통해 순환하는 프레온은 그 안에서 이용 가능한 열 에너지를 흡수하면서 기체 상태로 변합니다.
2. 그런 다음 가스는 응축기로 들어가서 압축됩니다. 그런 다음 구리 파이프를 통해 실내기로 펌핑됩니다.
3. 집에 있는 응축기에서 가스는 다시 액체로 바뀌고 열을 실내 공기로 전달합니다.
4. 그런 다음 팽창 밸브를 통해 초과 압력이 방출되고 액체 프레온이 다시 1차 증발기로 보내집니다.

외부 장치로 유입되는 프레온의 온도는 항상 주변 온도보다 낮습니다. 그러므로 항상 대기로부터 열을 빼앗아갑니다.

그러나 시스템 냉각수의 "냉각" 수준은 일정하며 외부 온도는 지속적으로 변동합니다.이러한 이유로 심한 서리에서는 TN이 효과를 잃습니다.

공랭식 히트펌프의 냉각수 이동 주기: 1. 압축기에 의해 압축되고, 2. 열교환기에서 응축되어 열을 방출하고, 3. 외부 열교환기로 유입됩니다. 4. 그곳에서 증발하여 증발 중에 외부 환경의 열에너지를 포착하고 5. 다시 커패시터로 돌아갑니다.

히트펌프의 출력을 높이기 위해 응축기와 증발기의 표면을 최대한 크게 만든다. 그리고 겨울철에도 중단없는 운영을 위해 외부 열교환기에는 자체 제상 시스템이 장착되어 있습니다.

공기 히트 펌프의 장점과 단점

기술적으로 복잡한 각 시스템에는 고유한 장점과 단점이 있습니다. 광고 브로셔는 하나이지만 실제로 열 펌프 소유자는 특정 문제에 직면할 위험이 있습니다.

공랭식 가열/냉각 장치는 여러 가지 이유로 유익합니다.

주요 이점은 다음과 같습니다.

• 다재. 이 시스템을 사용하면 방의 목적, 요구 사항 및 기후 계절에 따라 방을 난방하고 냉방할 수 있습니다.
• 환경친화성. 연소 생성물로 자연 환경을 오염시키는 천연 가스, 석탄, 장작 등의 연소를 완전히 중단할 수 있습니다.
• 설치가 쉽습니다. 공장에서 생산된 부품으로 시스템을 조립하는 것은 어렵지 않습니다. 사용 가능한 재료를 사용하여 열 펌프를 직접 만들 수 있습니다.
• 화재 안전. 열 발생 과정에는 연료 사용이 포함되지 않습니다. 설치 작업이 중단되더라도 화재가 발생하지 않습니다.
• 경제적입니다. 최소한의 비용으로 높은 열 전달 계수로 인해 매력적입니다(1kW의 전기를 소비하면 4~5kW의 열이 발생함). 게다가 그들은 신속하게 비용을 지불합니다.
• 경제성. 공장에서 만든 시스템의 비용으로 인해 거의 모든 사람이 열 펌프를 구입할 수 있습니다. 자체 제작 설치는 사실상 무료입니다.
• 사용의 용이성. 시스템에서 기술적으로 가장 복잡한 장치는 압축기로, 유지 관리가 어렵습니다. 히트펌프의 일반적인 부하로 인해 압축기는 제조업체가 약속한 시간 이전에 고장나는 경우가 거의 없습니다.

한 방에 난방을 구성하는 것으로 충분합니다. 분할 시스템을 설치하다, 정면에 외부 모듈을 걸고 내부 벽에 대류 장치를 걸었습니다. 여러 방을 난방하려면 난방 공기 분배 채널을 설치해야 합니다.

소비되는 전기 1킬로와트당 열 펌프는 최대 5킬로와트의 열 에너지를 생성합니다.

공랭식 히트펌프의 모든 제어는 내장된 자동화로 수행됩니다. 이 시스템의 작동 및 구성에 특별한 주의를 기울일 필요는 없습니다. 공기 필터는 정기적으로 청소하고 가끔 교체하기만 하면 됩니다.

열 펌프의 부정적인 측면은 다음과 같습니다.

• 미미하지만 여전히 배경 소음이 있습니다.
• 외부 온도에 대한 시스템 효율의 직접적인 의존성;
• 외부가 추워지면 전력 소비가 증가합니다.
• 팬의 지속적인 작동과 실내 공기 대류로 인해 먼지가 지속적으로 공기 중에 떠 있습니다.
• 전원 공급 장치에 대한 의존성(무중단 작동을 위해서는 발전기가 필요함)

-10°C까지 내려가는 외부 온도에서는 모든 것이 완벽하게 작동하며, 거리에서 흡수되는 열은 집안에서 편안한 환경을 조성하기에 충분합니다. 그러나 추가 냉각으로 인해 절단 펌프의 효율성이 감소합니다.

추운 기후와 겨울에 심한 서리가 내리는 지역에 별장을 지은 경우 추가 보일러 나 벽난로 없이는 할 수 없습니다.

따뜻한 기후에서는 공기원 열 펌프가 개인 주택의 난방 작업에 문제 없이 대처하지만 심한 서리에서는 추가 열원이 해를 끼치지 않습니다.

을 위한 공기 가열 배열 이러한 시스템은 이상적입니다. 최소한의 에너지 소비, 설치 노력 및 유지 관리 문제. 그러나 물을 가열할 수는 없습니다. 이렇게 하려면 보일러를 추가로 설치하거나 중앙 집중식 네트워크에 연결해야 합니다.

공랭식 열 펌프는 목재 또는 SIP로 만들어진 건물을 가열하는 최적의 방법입니다. 이러한 건물은 열 손실이 적고 난방을 위한 공기 히트펌프 용량이 풍부합니다.

여름에는 공랭식 히트 펌프를 사용하여 수영장 물을 가열할 수 있습니다.

에어컨과의 근본적인 차이점

외부적으로 공랭식 히트펌프는 가정용 에어컨과 유사합니다. 그러나 고유한 디자인 특징과 기술적 특징이 있습니다.

첫 번째 장치는 연중 내내 작동하는 주요 난방원으로 사용됩니다. 두 번째는 여름 더위 속에서 공기를 냉각시키는 데 더 적합합니다.

히트펌프의 주요 기능은 난방이다. 그러나 많은 모델은 실내 공기를 냉각할 수도 있습니다. 그러나이 작동 모드에서는 에너지 효율성 측면에서 에어컨보다 훨씬 열등합니다. 이것은 오히려 극단적인 사용 사례입니다.

에어컨과 에어히터는 겉보기에는 유사하지만 목적과 성능 특성이 전혀 다릅니다.

반면에 많은 인버터 에어컨 실내 공기를 가열할 수 있습니다. 그러나 열 펌프보다 훨씬 더 많은 전력을 소비합니다. 각 장치에는 고유한 목적이 있습니다.

공대공 HP의 사용은 주로 재생 에너지원으로의 전환입니다.

이러한 시스템은 대규모 초기 투자에도 불구하고 비용 효율적입니다. 난방비 절감으로 초기 비용을 모두 충당합니다.

히트펌프 선택 및 계산

공기 대 공기 열 펌프는 올바르게 선택한 경우에만 효과적입니다. 집의 면적에 따라 사전에 전력을 계산할 필요가 있습니다. 그리고 나서야 다른 제조업체의 가격을 살펴보십시오.

계산에는 에너지 효율 계수 COP(소비된 에너지에 대한 HP 전력의 비율)가 사용됩니다.

"온실 조건"에서는 종종 4~5점에 도달하고 가장 현대적인 모델은 7~8점에 도달합니다. 그러나 외부 온도가 -15~20°C로 떨어지면 이 수치는 단 2도로 급격히 떨어집니다.

히트펌프는 -10...+10°C의 외부 온도에서 최적의 난방 성능을 발휘하므로 거리에서 발생하는 열 에너지의 최대 3/4을 차지합니다.

~에 공기 가열 계산 다음 사항을 고려해야 합니다.

• 건물의 단열 및 단열;
• 객실 면적;
• 별장에 사는 사람의 수;
• 집이 위치한 지역의 일반적인 기후 조건.

대부분의 가정에서는 10제곱미터당 약 0.7kW의 열펌프 전력이 필요합니다. 그러나 여기의 모든 것은 매우 임의적입니다. 천장이 2.7m보다 높거나 벽과 창문의 단열이 제대로 되지 않으면 더 많은 열이 필요합니다.

아시아와 유럽에는 공랭식 히트펌프 제조업체가 많이 있습니다.

시스템은 좋은 평가를 받았습니다. 다이킨, 보조개, 히타치, 바일란트, 미쓰비시, 후지쯔, 담체, 에어텍, 파나소닉 그리고 도시바. 거의 모든 모델이 국내 작동 조건에 맞춰져 있으며 그 자체로 잘 입증되었습니다.

전압 서지가 발생하더라도 파손되지 않으며, 전원을 켠 후에도 계속해서 제대로 작동합니다.

공기 히트 펌프 작동 가격은 90,000 ~ 450,000 루블입니다. 여기에서는 장치의 성능뿐만 아니라 추가 기능 및 제조 국가에 따라 많은 것이 달라집니다.

선택된 모델은 다음을 보완합니다.

• 공기 정화 및 소독용 필터;
• 백업 히터;
• 발전기;
• 시스템 관리를 위한 GSM 모듈;
• 이온화 장치 및 오존 발생기.

실습에 따르면 -15 ° C 이하의 서리에서는 열공기 펌프로만 가열되는 방이 시원해집니다. 그리고 추가 히터가 없으면 솔직히 객실에서 편안한 냄새가 나지 않습니다.

그러나 이러한 서리가 드문 남부 지역에서는 HP가 매우 효과적이며 에너지 자원 절약에 소요되는 비용을 정당화하는 것 이상입니다.

오래된 냉장고로 직접 만든

전문적인 엔지니어링 지식 없이 개별 압축기와 응축기에서 공랭식 히트펌프를 조립하는 것은 매우 어렵습니다. 그러나 작은 방이나 온실의 경우 오래된 냉장고를 사용할 수 있습니다.

가장 간단한 공기 열 펌프는 거리에서 공기 덕트를 확장하고 열 교환기의 후면 그릴에 팬을 걸어 냉장고에서 만들 수 있습니다.

이렇게하려면 냉장고 앞문에 구멍 두 개를 만들어야합니다. 첫 번째 공기를 통해 실외 공기가 냉동고로 들어가고, 두 번째 아래쪽 공기를 통해 도로로 다시 배출됩니다.

동시에 내부 챔버를 통과하는 동안 내부에 존재하는 열의 일부를 프레온으로 방출합니다.

또한 문이 외부로 열려 있는 벽에 냉동기를 설치하고 뒤쪽에 열 교환기를 실내로 간단히 설치할 수도 있습니다. 그러나 그러한 히터의 전력은 작고 많은 전기를 소비한다는 점을 고려해야합니다.

냉장고 뒷면에 ​​있는 열교환기를 통해 실내 공기가 가열됩니다. 그러나 이러한 열 펌프는 섭씨 영하 5도 이상의 외부 온도에서만 작동할 수 있습니다.

이 가전제품은 실내에서만 사용하도록 만들어졌습니다.

대형 별장에서는 공기 난방 시스템에 따뜻한 공기를 모든 방 전체에 고르게 분배하는 공기 덕트가 추가되어야 합니다.

공랭식 히트펌프의 설치는 매우 간단합니다. 외부 블록과 내부 블록을 설치한 후 냉각수 회로로 서로 연결해야 합니다.

시스템의 첫 번째 부분은 옥외에 설치됩니다: 정면, 지붕 또는 건물 옆에 직접 설치됩니다. 집에 있는 두 번째 것은 천장이나 벽에 놓을 수 있습니다.

실외기는 코티지 입구에서 몇 미터 떨어진 곳에, 창문에서 떨어진 곳에 설치하는 것이 좋습니다. 팬에서 발생하는 소음을 잊지 마세요.

그리고 내부는 따뜻한 공기의 흐름이 방 전체에 고르게 퍼지도록 설치됩니다.

공기 대 공기 히트 펌프를 사용하여 서로 다른 층에 여러 방이 있는 주택을 난방하려는 경우 강제 환기 덕트 시스템을 설치해야 합니다.

이 경우 유능한 엔지니어에게 프로젝트를 주문하는 것이 좋습니다. 그렇지 않으면 히터의 전력이 모든 건물에 충분하지 않을 수 있습니다.

전기 계량기와 보호 장치는 히트펌프에서 발생하는 최대 부하를 견딜 수 있어야 합니다. 외부에 갑자기 한파가 발생하면 압축기는 평소보다 몇 배나 더 많은 전력을 소비하기 시작합니다.

이러한 공기 히터의 경우 분배 패널과 별도의 공급 라인을 배치하는 것이 가장 좋습니다.

프레온 파이프 설치에 특별한주의를 기울여야합니다. 내부에 아주 작은 칩이라도 압축기 장비를 손상시킬 수 있습니다.

여기서 구리 납땜 기술 없이는 할 수 없습니다. 일반적으로 냉매 보충은 전문가에게 맡겨야 나중에 냉매 누출로 인한 문제를 피할 수 있습니다.

냉장고에서 열 펌프를 만드는 단계별 지침은 다음과 같습니다. 이 기사.

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공기 대 공기 열 펌프는 매우 효율적인 장치입니다. 유지 관리가 쉽고 사용이 편리하며 경제적입니다.

현재 다양한 유사한 시스템이 판매되고 있으므로 모든 가정에 난방 시설을 선택할 수 있습니다. 그 힘을 정확하게 계산하면 수년 동안 효과적으로 작동할 것입니다.

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