Una casa moderna ha bisogno di un sistema di ventilazione di alta qualità. È una questione di salute e benessere: tutti vogliono respirare aria fresca e pulita, priva di microrganismi patogeni. È successo così che la casa è stata costruita in un piccolo villaggio abbastanza lontano dalla città e dalle sue principali comunicazioni. Inoltre, in condizioni russe, anche gli alloggi devono essere riscaldati per una parte significativa dell'anno.
Quindi, abbiamo costruito una casa di legno con una superficie di 200 metri quadrati con un sistema di ventilazione ben progettato, da fonti di calore - solo elettricità. La scelta del sistema di riscaldamento sembrava ovvia: hanno deciso di rimanere su una pompa di calore aria-aria compatibile con la ventilazione.
Perché non legna da ardere?
I nostri vicini riscaldano principalmente stufe a legna, ma inizialmente questa opzione non era piacevole. Ogni anno è necessario fare scorta di carburante, pulire la caldaia e monitorarne la combustione. Con l'elettricità, tutto è molto più semplice: ho premuto l'interruttore a levetta, il riscaldamento è iniziato. L'unico svantaggio di questo metodo è l'alto costo dell'elettricità. Al momento dell'avvio del sistema di riscaldamento, un chilowattora nella regione di Mosca costava 5,29 rubli.
Naturalmente, volevamo utilizzare una risorsa così preziosa nel modo più economico possibile, quindi abbiamo optato per una pompa di calore aria-aria. Questa è l'opzione più economica, funziona quasi come un condizionatore d'aria.
Impianti di riscaldamento centralizzati e distanziati
Il ruolo della pompa di calore aria-aria nelle applicazioni domestiche può essere ridotto sia al riscaldamento di singoli ambienti, quando non ha particolare senso "pilotare" il gruppo termico principale, oppure ad una completa riattrezzatura del locale caldaia. In quest'ultimo caso, la caldaia elettrica oa gas diventa una fonte di riscaldamento di riserva, aiutando la pompa di calore a far fronte a temperature estremamente basse o interruzioni di corrente.
L'applicazione locale della pompa di calore sembra essere più prudente. Perché recintare un sistema di riscaldamento complesso se i dispositivi di riscaldamento locali forniscono una regolazione flessibile del clima e il guasto di uno di essi non raffredderà l'intero edificio? Tuttavia, ci sono una serie di argomenti contro questo approccio:
Un riscaldatore centralizzato basato su una pompa di calore aria-aria richiede la posa di una rete di condotti d'aria, che è particolarmente difficile per un tipo monolitico di soffitti e pareti. Ma ci sono anche vantaggi di un tale sistema:
Parametri operativi dell'apparecchiatura
Le forti gelate nella regione di Mosca sono rare, l'esperienza ha dimostrato che la temperatura scende raramente sotto i -25 ℃. È stato calcolato che in tali condizioni una pompa che produca 15 kW di calore sarà sufficiente per l'abitazione dell'area disponibile. Il budget del sistema ci è costato circa 150.000 rubli.
L'efficienza delle pompe ad aria cambia anche a seconda delle condizioni esterne. Nel nostro caso, si è scoperto che con il consumo di 1 chilowattora di elettricità, il sistema produceva 2-2,5 kW di calore. È minimo. Se all'esterno c'è un leggero disgelo con una temperatura leggermente superiore allo zero, emette 3,5 kW di calore.
La casa è riscaldata uniformemente dall'aria calda, non ci sono termosifoni o pavimenti caldi. L'aria fresca esterna viene costantemente aggiunta al sistema attraverso il recuperatore.
Il compito del recuperatore è quello di risparmiare calore aggiuntivo. Con il suo aiuto l'aria proveniente dalla strada viene riscaldata da quella che viene espulsa con la forza dalla casa, ad esempio dai bagni. La temperatura ambiente desiderata viene impostata sul telecomando.
Controllo automatico, di notte la temperatura viene ridotta per un maggiore comfort.
Il principio di funzionamento di una pompa di calore aria-aria
Il principio generale di funzionamento della pompa di calore è per molti versi simile a quello utilizzato nel condizionatore, in modalità "riscaldamento ambiente", con l'unica differenza. La pompa di calore è "affilata" per il riscaldamento e il condizionatore per il raffreddamento degli ambienti. Durante il funzionamento viene utilizzata energia d'aria di bassa qualità. Di conseguenza, il consumo di energia è stato ridotto di oltre 3 volte.
Il principio di funzionamento di un gruppo di pompaggio aria-aria, senza entrare nei dettagli tecnici, è il seguente:
- L'aria, anche a temperature negative, trattiene una certa quantità di energia termica. Ciò accade fino a quando le letture della temperatura raggiungono lo zero assoluto. La maggior parte dei modelli HP è in grado di estrarre calore quando la temperatura raggiunge i -15 ° C. Diversi noti produttori hanno rilasciato stazioni che rimangono operative a -25 ° C e anche a -32 ° C.
- L'apporto di calore di bassa qualità avviene per l'evaporazione del freon circolante lungo il circuito interno dell'HP. Per questo, viene utilizzato un evaporatore, un'unità in cui vengono create le condizioni ottimali per convertire il refrigerante da uno stato liquido a uno gassoso. Allo stesso tempo, secondo le leggi fisiche, viene assorbita una grande quantità di calore.
- L'unità successiva situata nel sistema di riscaldamento aria-aria è il compressore. Qui è dove viene fornito il refrigerante gassoso. La pressione si accumula nella camera, il che porta ad un forte e significativo riscaldamento del freon. Attraverso un ugello, il refrigerante viene iniettato nel condensatore. Il compressore per la pompa di calore ha un design a spirale, che facilita l'avvio a basse temperature.
- Nell'unità interna, situata direttamente nella stanza, è presente un condensatore, che funge contemporaneamente da scambiatore di calore. Il freon riscaldato gassoso viene volutamente condensato sulle pareti del modulo, emettendo energia termica. La pompa di calore distribuisce il calore ricevuto in modo simile al sistema split. È consentita la distribuzione nel canale dell'aria riscaldata. Questa soluzione è particolarmente pratica quando si riscaldano grandi condomini, magazzini e locali industriali.
Il principio di funzionamento di una pompa di calore aria-aria e la sua efficienza sono direttamente correlati alla temperatura ambiente. Più è freddo “fuori dalla finestra”, minore è la produttività della stazione. Il funzionamento della pompa di calore aria-aria a una temperatura di meno -25 ° C (nella maggior parte dei modelli) si arresta completamente. Per compensare la mancanza di calore, è installata una caldaia di riserva. Uso simultaneo ottimale di una resistenza elettrica.
Le pompe di calore aria-aria sono costituite da due unità esterna e una interna.Il design è molto simile a un sistema diviso e viene installato in modo simile. L'unità interna può essere montata a parete o a soffitto. Le impostazioni vengono impostate utilizzando un telecomando.
Per le regioni settentrionali sarà inefficace l'impianto di riscaldamento con pompa di calore ad aria, meglio optare per impianti geotermici.
Qual è la differenza tra pompa di calore aria-aria e condizionatore d'aria
La pompa di calore aria-aria funziona come un condizionatore d'aria, ma presenta differenze significative in termini di design e prestazioni. Nonostante ci siano somiglianze superficiali, infatti, le differenze, se si presta attenzione alle caratteristiche tecniche, sono significative:
- Prestazione - pompa di calore aria-aria per il riscaldamento della casa, funziona nel modo più efficiente possibile per riscaldare l'ambiente. Alcuni modelli sono in grado di raffreddare l'aria. Durante il condizionamento dell'aria di una stanza, l'efficienza energetica è significativamente inferiore ai condizionatori d'aria convenzionali.
- Redditività - anche i condizionatori inverter, durante il funzionamento, consumano più energia elettrica di quanta ne richieda il riscaldamento con una pompa di calore aria-aria. Quando si passa alla modalità di riscaldamento, i costi dell'elettricità aumentano ancora di più. Per le pompe di calore, il coefficiente di efficienza energetica è determinato in base al COP. Gli indicatori medi delle stazioni sono 3-5 unità. I costi dell'elettricità in questo caso sono di 1 kW per ogni 3-5 kW di calore ricevuto.
- Campo di applicazione - i condizionatori d'aria sono utilizzati per la ventilazione e il riscaldamento aggiuntivo della stanza, a condizione che la temperatura ambiente non sia inferiore a + 5 ° C. Le pompe di calore aria-aria sono utilizzate come principale fonte di riscaldamento durante tutto l'anno alle medie latitudini. Con una certa modifica, possono essere utilizzati per raffreddare le stanze.
L'esperienza mondiale nell'utilizzo delle pompe di calore del sistema aria-aria ha dimostrato in modo convincente che l'uso di fonti energetiche rinnovabili non solo è possibile, ma anche economicamente redditizio, nonostante la necessità di investimenti primari.
Distribuzione del calore negli ambienti
Ogni stanza ha bisogno della propria quantità di calore. Ad esempio, nelle stanze d'angolo, ne serve sempre di più, perché hanno due pareti fredde. Abbiamo risolto il problema della distribuzione con l'aiuto di valvole a saracinesca.
In altri luoghi, il flusso è regolato da valvole sulle griglie. Stanno non solo nel soffitto, ma anche nel pavimento. Questo è molto importante per un riscaldamento e un comfort uniformi: tutti sanno che l'aria calda sale. La presa d'aria per lo scarico dai locali è disposta in modo simile: viene prodotta sia dal soffitto che dal pavimento.
Si è già detto come l'aria venga rimossa dai bagni: alla strada attraverso il recuperatore, quindi non si verifica la diffusione degli odori in tutta la casa.
Principio di funzionamento
Questo tipo di pompa di calore comprende i seguenti componenti:
- installazione di compressione;
- un evaporatore dotato di un ventilatore speciale, con l'aiuto del quale viene eseguito il flusso d'aria forzato;
- valvola di espansione;
- tubi in rame di alta qualità (con il loro aiuto, il freon si muove tra lo spazio stradale e il cottage);
- un condensatore, con l'aiuto del quale l'aria riscaldata viene distribuita in tutti i locali residenziali e non residenziali della struttura.
Dopo che il flusso d'aria dall'esterno è entrato nel sistema con l'aiuto del ventilatore, passa attraverso le alette dell'evaporatore esterno. Freon utilizza l'energia termica ricevuta, trasformandosi gradualmente in uno stato gassoso. Successivamente, la sostanza gassosa entra nel condensatore. Entrando nei tubi di rame, il gas si sposta nel blocco interno del sistema.
Non appena il freon entra nel condensatore situato all'interno della casa, "ritorna" allo stato liquido, grazie al quale avviene il trasferimento dei flussi caldi all'interno di tutte le stanze dell'abitazione.È necessaria una valvola di espansione per scaricare la pressione in eccesso.
Parte esterna
L'unità esterna della pompa di calore si trova dietro le feritoie trasparenti all'aria. È abbastanza grande e sembra un condizionatore d'aria industriale. In inverno, il corpo della pompa si congela ed è ricoperto da un fitto manto di neve. Questo è un processo previsto nel suo lavoro: secondo i suoi algoritmi interni, l'apparecchiatura va regolarmente in sbrinamento e si scongela completamente. Dopodiché, tutto si ripete.
Produttori e prezzi
Cosa c'è sul mercato e quali marchi ci propongono pompe di calore aria-aria. Si tratta principalmente di società provenienti da Cina, Giappone e Germania. Quando si sceglie un modello specifico, è necessario fare affidamento sui dati nella documentazione tecnica, nonché sulle recensioni di amici e acquirenti su Internet. Vale la pena notare che le migliori pompe d'aria sono realizzate nella terra del sol levante. Sono stati tra i primi a padroneggiare questa tecnologia per il riscaldamento di case e locali industriali. Diamo un'occhiata ad alcuni dei marchi leader nel mercato interno.
- Mitsubishi. Questa azienda è familiare ai nostri compatrioti dalle auto. Ma il produttore giapponese produce molte altre attrezzature utili. Tra i vantaggi delle pompe di calore di questa azienda, gli esperti chiamano un design unico chiamato ZUBADAN. Grazie a lei, Mitsubishi è stata in grado di migliorare le prestazioni dell'installazione e ridurre il consumo di energia. Le pompe ad aria di questa azienda funzionano fino a meno 25 fuori dalla finestra. Nella gamma Mitsubishi sono presenti modelli con sistemi multizona per il riscaldamento di locali industriali;
- Un'altra azienda leader è Daikin. I modelli dell'azienda sono completamente integrati nell'ecosistema della casa e forniscono un microclima autonomo, a seconda dei desideri dei proprietari. Daikin produce pompe aria-aria per ambienti residenziali, commerciali e industriali. Gli impianti possono funzionare sia in riscaldamento che in raffrescamento. È possibile aggiungere anche l'attrezzatura per l'acqua calda;
- In questa azienda, l'obiettivo principale è la produzione di sistemi combinati. Inoltre, i progettisti Fujitsu prestano grande attenzione alle funzionalità aggiuntive delle loro apparecchiature. I modelli a pompa d'aria funzionano per riscaldare l'aria e per raffreddarla. Spesso a questi sistemi viene aggiunto un sistema di acqua calda. Fujitsu offre principalmente pompe aria-aria semplici e di piccole dimensioni per il riscaldamento di edifici residenziali.
Unità esterna in pompa di calore
Nella scelta di un modello specifico, gli esperti consigliano di prestare attenzione alle caratteristiche tecniche. Ad esempio, COP e la temperatura minima "fuori bordo" alla quale funziona la pompa.
Se parliamo del prezzo delle pompe di calore, è determinato dai loro parametri tecnici e dalla presenza di funzionalità aggiuntive. La gamma di prezzi è ampia. Le seguenti fasce di costo possono essere denominate in base alla classe di apparecchiatura:
- Modelli domestici. Riscaldano ambienti che vanno dai 100 ai 140 mq. Prezzo da 250 a 350 mila rubli;
- Magazzino, modelli semi-industriali. Prezzo da 0,5 a 0,8 milioni di rubli;
- Modelli di produzione. Massime prestazioni (fino a 90 kilowatt) e prezzo. Può essere utilizzato in condizioni operative sfavorevoli. Il prezzo varia da 0,9 a 3 milioni di rubli.
Non dimenticare che ai prezzi sopra indicati è necessario aggiungere anche il costo di progettazione e installazione dell'installazione. Ciò contribuisce in modo significativo al costo del riscaldamento di grandi edifici con molte stanze separate da tramezzi.
Conclusioni basate sui risultati dell'utilizzo
L'intero sistema di ventilazione e riscaldamento chiavi in mano costa circa 280.000 rubli. Va tenuto presente che il lavoro è stato svolto in modo autonomo e, al momento dell'acquisto di attrezzature e materiali, è stato utilizzato al massimo il talento di sconti "knock out".
Molti non credono che alle nostre latitudini sia possibile riscaldare l'aria riscaldata dall'elettricità.Dalla nostra esperienza, possiamo dire che questo è reale. Tali sistemi funzionano e consentono anche di risparmiare denaro. L'importo mensile medio per il riscaldamento nel nostro paese è di 6000-8000 rubli. Dall'esperienza dei vicini con case di dimensioni simili, sappiamo che pagano sia 20.000 che 25.000 rubli al mese. Risulta che tutti i nostri costi per l'installazione di una pompa di calore aria-aria saranno completamente ripagati in circa 2 anni.
Come funziona e punti deboli
Le pompe di calore ad aria possono servire come il mezzo più semplice di riscaldamento locale, oltre che essere il cuore di un sistema di riscaldamento centralizzato. Il loro principale vantaggio è la completa indipendenza dalle altre utenze domestiche, ad eccezione della rete elettrica. Pertanto, l'installazione di un sistema di riscaldamento ad aria è possibile in qualsiasi fase della costruzione e anche dopo il suo completamento finale.
Il refrigerante svolge la maggior parte del lavoro all'interno delle pompe di calore. Questa sostanza ha un punto di ebollizione molto basso, fino a -30 ºС. Durante l'evaporazione il liquido assorbe energia, durante la condensazione la rilascia nell'ambiente esterno. I vapori di refrigerante non possono condensare naturalmente, per questo viene acceso un compressore che aumenta la pressione e "spreme" la temperatura. Pertanto, l'aria esterna viene raffreddata, ad esempio, da -5 a -15 ºС, e il delta rimanente di 10 ºС ritorna all'interno della casa sotto forma di calore utile.
Dispositivo pompa di calore aria-aria: 1 - aria esterna; 2 - scambiatore di calore esterno; 3 - blocco esterno; 4 - compressore; 5 - unità interna; 6 - aria calda interna; 7 - scambiatore di calore interno; 8 - valvola termostatica
Certo, tutto non è così roseo come descrivono i produttori di apparecchiature per il riscaldamento. La reale efficacia del sistema è limitata da due fattori:
- Il punto di ebollizione del refrigerante definisce il limite al quale la pompa di calore è, in linea di principio, in grado di funzionare. La maggior parte dei dispositivi è in grado di generare a temperature esterne da -5 a -15 ºС, i più costosi (Zubadan) funzionano fino a -25 ºС. In sistemi di riscaldamento complessi basati su pompe di calore, è possibile utilizzare un evaporatore aggiuntivo nell'unità esterna.
- Il fattore di conversione (COP) definisce il rapporto tra la potenza termica e la potenza elettrica applicata. Il valore reale del coefficiente è inversamente proporzionale alla differenza di temperatura dell'aria all'interno dell'edificio e all'esterno. Pertanto, in caso di forte gelo, le prestazioni HP sono significativamente inferiori.
