ヒートポンプの動作原理は、冷凍装置の動作でよく知られている、いわゆるカルノー サイクルに基づいています。 実際、キッチンにある家庭用冷蔵庫もヒートポンプです。 冷たくても冷蔵室の温度より高い食品を入れると、エネルギー保存の法則により、発生する熱は消えません。 内部の温度が上昇してはいけないため、放熱グリルを通して熱が外部に伝わり、キッチンの空気が暖められます。 冷蔵庫に同時に入れる食品の数が多いほど、熱伝達が大きくなります。

ヒートポンプの最も単純なバージョンは、屋外に設置された開放型冷蔵庫であり、そのラジエーターは室内にあります。 ただし、はるかに効率の高い特別な装置であるヒートポンプがすでに存在するため、冷蔵庫がその直接の義務を果たせるようにしてください。 それらの動作原理は非常に単純です。

ヒートポンプはどのように動作するのですか?

冷媒が地中に敷設されたパイプを通って外部を循環すると、冷媒は温度が低いため、外気温が4～5℃程度であってもパイプを通過すると発熱します。 熱交換器として機能する蒸発器に入ると、冷却剤はその熱を冷媒で満たされたシステムの内部回路に伝えます。 この熱でも冷媒を液体から気体に変化させるのに十分です。

さらに進むと、ガスはコンプレッサーに移動し、そこで高圧の影響で圧縮され、温度が上昇します。 ガスは高温になると、熱交換器でもある凝縮器に入ります。 高温ガスからの熱を、家の暖房システムに含まれる戻りパイプラインの冷却剤に伝達します。 熱を放出したガスは冷えて再び液体の状態になり、加熱された冷媒は給湯暖房システムに入ります。 液化ガスは膨張機の減圧弁を通過して再び蒸発器に入り、サイクルが閉じます。

寒い季節には、ヒートポンプが家を暖房し、暑い季節には家を冷やします。 この場合、動作原理は同じですが、夏のみ熱が外部からではなく内部から冷却剤に入ります。

ヒートポンプの設計上の特徴

密閉型地熱ポンプは、地中深く埋められ、貯留層の底に沿って敷設されたパイプを通して、空気または水の冷却材を汲み上げます。 閉鎖サイクルは環境の観点からより安全であると考えられています。 密閉型には、垂直型および水平型の熱交換器を備えたポンプがあり、近くに水域がない場合に使用されます。 垂直ヒートポンプは、家が建っている土地の面積が小さい場合に使用されます。 近くに掘削された井戸に垂直ポンプが設置されることもあります。

ヒートポンプの設置工事には、内部電気工事、外部パイプライン、内部エアダクトの敷設などが含まれます。

ヒートポンプを使用する利点

記事概要

ヒートポンプは、低級熱源から最初に加熱されたフロンをコンプレッサーで 28 bar まで圧縮することにより、暖房および給湯システムからの水を加熱する装置です。 高圧下では、初期温度が5〜10℃のガス状冷却剤。 多量の熱を放出します。 これにより、従来の種類の燃料を使用せずに、消費システムの冷却液を 50 ～ 60 °C まで暖めることができます。 したがって、ヒートポンプはユーザーに最も安価な熱を提供すると考えられています。

利点と欠点の詳細については、次のビデオをご覧ください。

このような装置は、スウェーデン、デンマーク、フィンランド、および州レベルで代替エネルギーの開発を支援するその他の国々で 40 年以上稼働しています。 それほど積極的ではありませんが、年々自信を持ってヒートポンプがロシア市場に参入しています。

記事の目的:人気のヒートポンプモデルをレビューします。 ご自宅の暖房や給湯を少しでも節約したいと考えている方に役立つ情報です。

ヒートポンプは自然からのフリーエネルギーで家を暖めます

理論的には、空気、土壌、地下水、廃水（浄化槽やポンプ場からの水を含む）、および開放貯水池から熱を取り出すことができます。 実際には、ほとんどの場合、空気と土壌から熱エネルギーを取得する装置を使用する実現可能性が証明されています。

浄化槽または下水ポンプ場 (SPS) から熱を抽出するオプションが最も魅力的です。 冷却液を 15 ～ 20 °C で HP に通過させることにより、出力温度を少なくとも 70 °C にすることができます。 ただし、このオプションは給湯システムにのみ許容されます。 加熱回路は、「誘惑」源の温度を下げます。 それは多くの不快な結果をもたらします。 たとえば、排水管の凍結。 ヒートポンプの熱交換回路がサンプの壁に配置されている場合は、浄化槽自体が配置されます。

CO および DHW のニーズを満たす最も一般的な HP は、地熱 (地球の熱を使用する) デバイスです。 それらは、温暖な気候と寒冷な気候、地下水レベルが異なる砂質土壌と粘土質土壌で最高のパフォーマンスを発揮することが特徴です。 氷点下の地温は一年を通じてほとんど変わらないからです。

ヒートポンプの動作原理

冷却剤は、低電位 (5 ～ 10 °C) の熱源から加熱されます。 ポンプは冷媒を圧縮し、その温度が上昇し (50 ～ 60 °C)、暖房システムまたは給湯器の冷却液を加熱します。

HP の動作中、次の 3 つの熱回路が関係します。

• 外部（冷却剤と循環ポンプを備えたシステム）;
• 中間（熱交換器、コンプレッサー、凝縮器、蒸発器、スロットルバルブ）;
• 消費者回路（循環ポンプ、床暖房、ラジエーター、給湯用 - タンク、給水ポイント）。

プロセス自体は次のようになります。

熱エネルギー除去回路

1. 土壌は食塩水を加熱します。
2. 循環ポンプはブラインを熱交換器に持ち上げます。
3. 溶液は冷媒（フロン）で冷却され、地中に戻されます。

熱交換器

1. 液体フロンは蒸発し、塩水から熱エネルギーを奪います。
2. コンプレッサーは冷媒を圧縮し、その温度を急激に上昇させます。
3. 凝縮器では、フレオンは蒸発器を介して加熱回路の冷却剤にエネルギーを伝達し、再び液体になります。
4. 冷却された冷媒はスロットルバルブを通って最初の熱交換器に送られます。

加熱回路

1. 加熱システムの加熱された冷却剤は、循環ポンプによって放熱要素に引き込まれます。
2. 熱エネルギーを部屋の空気塊に伝達します。
3. 冷却された冷媒は戻り配管を通って中間熱交換器に戻ります。

プロセスの詳細な説明を含むビデオ:

暖房費は電気、ガス、ヒートポンプのどれが安いでしょうか?

暖房器具ごとの接続費用をご紹介します。 全体像を示すために、モスクワ地域を取り上げてみましょう。 地域によって価格が異なる場合がありますが、価格比率は変わりません。 計算では、サイトがガスや電気のない「裸の」状態であると仮定します。

接続コスト

ヒートポンプ。 MO価格での水平等高線の敷設 - バケットバケットを備えた掘削機のシフトごとに10,000ルーブル（8時間で最大1,000立方メートルの土壌を除去します）。 100平方メートルの住宅用のシステムは2日で埋設されます（ロームの場合に当てはまり、1平方メートルの回路から最大30Wの熱エネルギーを除去できます）。 回路の動作準備には約5,000ルーブルが必要です。 その結果、一次回路を配置するための水平オプションの費用は 25,000 になります。

坑井の費用はより高くなりますが（プローブの設置、一本のラインへの配管、冷却剤の充填、圧力テストを考慮すると、リニアメーターあたり1,000ルーブル）、将来の運転でははるかに収益性が高くなります。 敷地の占有面積が小さくなると、出力は増加します（50 mの井戸の場合、1メートルあたり少なくとも50 W）。 ポンプのニーズが満たされ、さらなる可能性が現れます。 したがって、システム全体は摩耗に対しては機能しませんが、ある程度の予備力はあります。 垂直井戸に350メートルの等高線を配置します – 350,000ルーブル。

ガスボイラー。モスクワ地域では、ガスネットワークへの接続、現場での作業、ボイラーの設置のために、モソブルガスは26万ルーブルを要求しています。

電気ボイラー。三相ネットワークの接続には10,000ルーブルの費用がかかります：地元の電気ネットワークに550ルーブル、残りは分電盤、メーター、その他のコンテンツにかかります。

消費

9 kWの火力でHPを動作させるには、2.7 kW/hの電力、つまり9ルーブルが必要です。 53コペイカ 1時に、

1 m3 のガスの燃焼時の比熱は同じ 9 kW です。 モスクワ地域の家庭用ガスの価格は5ルーブルです。 14コペイカ 立方メートルあたり

電気ボイラーは9 kW/h = 31ルーブルを消費します。 77コップ。 1時に。 TNとの差は3.5倍近く。

搾取

• ガスが供給されている場合、最も費用対効果の高い暖房オプションはガスボイラーです。 装置（9kW）の費用は少なくとも26,000ルーブルで、ガス代（1日12時間）の月額支払いは1,850ルーブルになります。
• 三相ネットワークを組織し、機器自体（ボイラー - 10,000ルーブルから）を購入するという観点からは、強力な電気機器の方が収益性が高くなります。 暖かい家の費用は月額11,437ルーブルです。
• 代替暖房への初期投資（機器 275,000 台と水平回路の設置 25,000 台）を考慮すると、月あたり 3,430 ルーブルの電力を消費するヒートポンプは 3 年以内には元が取れます。

システムをゼロから作成した場合のすべての暖房オプションを比較すると、ガスは地熱ヒートポンプよりもはるかに収益性が高くなく、今後 3 年間で電気による暖房はこれらのオプションの両方よりも絶望的に劣ることが明らかです。

ヒートポンプの動作に有利な詳細な計算については、メーカーのビデオをご覧ください。

このビデオでは、いくつかの追加機能と効果的な操作の経験がハイライトされています。

主な特徴

多種多様な仕様の中から機器を選定する際には、以下の特性にご注意ください。

モデル概要表

この記事では、最も人気のあるモデルを調査し、その長所と短所を特定しました。 モデルのリストは次の表にあります。

狭いスペースや家庭用温水を加熱するためのヒートポンプ

目的 – 住宅および補助施設の経済的な暖房、給湯システムのメンテナンス。 単相モデルは消費電力が最も低くなります (最大 2 kW)。 ネットワーク内の電力サージから保護するには、安定化装置が必要です。 三相の信頼性は、ネットワークの特性（負荷が均等に分散される）と、電圧サージによるデバイスの損傷を防ぐ独自の保護回路の存在によって説明されます。 このカテゴリの機器は、暖房システムと給湯回路の同時メンテナンスに必ずしも対応できるわけではありません。

1. Huch EnTEC VARIO China S2-E (ドイツ) – 184,493 ルーブルから。

Huch EnTEC VARIO を単独で操作することはできません。 給湯装置の貯湯タンクとの併用のみ。 HP は衛生上の必要に応じて水を加熱し、室内の空気を冷却します。

利点の中には、デバイスの低エネルギー消費、DHW 回路内の許容可能な水温、および湿気の多い環境で発生する病原性細菌からシステムを洗浄する機能 (定期的に短時間 60 °C まで加熱することによって) が含まれます。

欠点は、ガスケット、フランジ、カフを個別に購入する必要があることです。 必ずオリジナルのものを使用してください。そうしないと液だれが発生します。

計算するときは、デバイスが 1 時間あたり 500 m3 の空気を送り出すため、Huch EnTEC VARIO を設置する部屋の最小面積は少なくとも 20 m2、天井の高さは 3 メートル以上である必要があることを覚えておく必要があります。 。

2. NIBE F1155-6 EXP (スウェーデン) – 355,161 ルーブルから。

このモデルは、オブジェクトのニーズに自動的に調整される「インテリジェント」機器として宣言されています。 コンプレッサー用インバーター電源回路を導入し、出力調整が可能になりました。

少数の消費者（給水ポイント、暖房用ラジエーター）でこのような機能が存在するため、従来の非インバーター HP（コンプレッサーのソフトスタートがなく、出力電力は調整されていません)。 NIBE では、低電力値では発熱体がオンになることはほとんどなく、ヒートポンプ自体の最大消費電力は 2 kW 以下であるためです。

小規模な施設では、騒音 (47 dB) は許容できません。 最適な設置オプションは別の部屋です。 ハーネスはトイレに隣接しない壁に設置してください。

3. 富士通 WSYA100DD6 (日本) – 524,640 ルーブルから。

「そのまま使用」は 1 つの回路の加熱にのみ機能します。 2 番目の回路を接続するためのオプションのキットが用意されており、それぞれを独立した構成にすることができます。 ただし、ヒートポンプ自体は、天井高が3メートル以下で最大100平方メートルの部屋を暖房するように設計されています。

利点のリストには、小型、家庭用電源での動作、出力温度の 8 ～ 55 °C の調整が含まれますが、メーカーの計画によれば、接続されたシステムの制御の快適さと精度に何らかの影響を与えるはずです。

しかし、すべては低電力によって打ち消されました。 私たちの気候では、宣言された100平方メートルを加熱すると、装置は摩耗しても機能します。 これは、デバイスが頻繁に「緊急」モードに移行し、ポンプがオフになり、ディスプレイにエラーが表示されることで確認されます。 ケースは保証されません。 機器を再起動すると直ります。

「事故」はエネルギー消費に影響を与えます。 コンプレッサーが停止すると発熱体が作動するためです。 したがって、面積が 70 平方メートル以下の施設では、CO 回路と床暖房 (または DHW) 回路の共同接続が許可されます。

定住用標準コテージの暖房システム用設備

ここでは、地熱、空気、水 (地下水から熱エネルギーを除去する) デバイスを紹介します。 宣言された出力電力 (少なくとも 8 kW) は、カントリー (および永住) 住宅のすべての消費者システムに熱を供給するのに十分です。 このカテゴリのヒートポンプの多くは冷却モードを備えています。 実装されたインバーター電源回路は、コンプレッサーのスムーズな起動を担っており、そのスムーズな動作により、冷却剤のデルタ (温度差) が減少します。 回路の最適な動作モードが維持されます (不必要な過熱や冷却がありません)。 これにより、HP のすべての動作モードで消費電力を削減できます。 最大の経済効果は空対空装置にあります。

4. Vaillant geoTHERM VWW 61/3 (ドイツ) – 408,219 ルーブルから。

井戸水を一次冷却材として使用することで (VWW のみ)、性能を損なうことなく設計を簡素化し、HP の価格を下げることができました。

このデバイスは、メイン動作モードでの消費電力が低く、ノイズレベルが低いことが特徴です。

Vaillant の欠点は、水を必要とすることです (鉄とマンガンの化合物によって供給ラインと熱交換器が損傷するケースが知られています)。 塩分を含む水での作業は避けてください。 この状況は保証されませんが、設置がサービスセンターの専門家によって行われた場合は、クレームを提出できる人がいます。

少なくとも 6.1 m3 (2.44 m²、天井 2.5 m) の乾燥した霜のない部屋が必要です。 ポンプの下に水が落ちることは欠陥ではありません (結露は絶縁回路の表面から排出されます)。

5. LG Therma V AH-W096A0 (韓国) – 275,000 ルーブルから。

空気から水へのヒートポンプ。 この装置は 2 つのモジュールで構成されています。外側のモジュールは気団から熱エネルギーを受け取り、内側のモジュールは熱エネルギーを変換して加熱システムに伝達します。

主な利点は多用途性です。 オブジェクトの加熱と冷却の両方を構成できます。

この LG Therma シリーズの欠点は、その (およびライン全体の) 可能性が 200 平方メートルを超える面積のコテージのニーズに十分ではないことです。

重要な点: 2 成分システムの作業ユニットの間隔は、水平方向に 50 m、垂直方向に 30 m を超えることはできません。

6. STIEBEL ELTRON WPF 10MS (ドイツ) – 323,300 ルーブルから。

WPF 10MS モデルは、STIEBEL ELTRON ヒートポンプの中で最も強力です。

利点の中には、自動的に調整可能な加熱モードと、最大 60 kW の出力を備えた 6 台のデバイスをカスケード (流量、圧力を増加させたり、緊急予備を編成したりするためのデバイスの並列または直列接続) システムに接続できる機能などがあります。

欠点は、このようなデバイスを 6 台同時に接続するための強力な電気ネットワークを組織することは、Rostechnadzor の地元支店の許可がなければ不可能であることです。

モードの設定には特殊な点があります。プログラムに必要な調整を行った後、制御ランプが消えるまで待つ必要があります。 そうしないと、蓋を閉めた後、システムは元の設定に戻ります。

7. ダイキン EGSQH10S18A9W (日本) – 1,607,830 ルーブルから。

CO、DHW、および最大130平方メートルの面積の住宅建物の床暖房からの熱を同時に供給する強力な装置です。

プログラム可能なユーザー制御モード。 すべてのサービス対象回線は、指定されたパラメータ内で制御されます。 180 リットルの内蔵貯蔵タンク (DHW ニーズ用) と補助ヒーターがあります。

欠点の中には、130 平方メートルの家では十分に活用できない素晴らしい潜在力があります。 回収期間が無期限に延長される価格。 基本構成では実装されていない外部気候条件への自動適応。 環境サーミスタ（熱抵抗器）はオプションです。 つまり、外部温度が変化した場合、動作モードを手動で調整することが提案されます。

熱消費量の多い物品用装置

面積 200 平方メートルを超える住宅および商業ビルの熱エネルギーのニーズを完全に満たします。 遠隔制御、カスケード操作、回熱装置や太陽光発電システムとの相互作用により、快適な温度を作り出すユーザーの能力が拡張されます。

8. WATERKOTTE EcoTouch DS 5027.5 Ai (ドイツ) – 708,521 ルーブルから。

DS 5027.5 Ai 修正は、EcoTouch シリーズの中で最も強力です。 暖房回路の冷媒を安定して温め、最大280㎡までの室内の給湯システムに熱エネルギーを供給します。

スクロール (既存で最も生産性の高い) コンプレッサー。 冷却剤の流量を調整すると、安定した出力温度測定値を得ることができます。 カラーディスプレイ。 ロシア語のメニュー。 すっきりした外観と低騒音。 細部まで快適にお使いいただくための工夫が施されています。

給水ポイントが積極的に使用されると、発熱体がオンになり、エネルギー消費量が 6 kW/h 増加します。

9. DANFOSS DHP-R ECO 42 (スウェーデン) – 1,180,453 ルーブルから。

定住用の多層コテージの給湯システムと暖房回路に熱エネルギーを供給するのに十分な強力な設備です。

ここでは、DHW 用の追加ヒーターの代わりに、加熱回路供給からの温水の流れが使用されます。 すでに温水を減温器に通すことにより、ヒートポンプは追加の DHW 熱交換器内の水を 90 °C まで加熱します。 循環ポンプの速度を自動調整することで、COおよびDHWタンク内の温度を安定に保ちます。 カスケード接続（最大8TN）に適しています。

加熱回路には加熱要素はありません。 追加のリソースは結合されたボイラーから取得されます。制御ユニットは、特定の場合に必要なだけの熱をボイラーから取得します。

ヒートポンプの設置スペースを計算する場合、壁と装置背面の間に300 mmの隙間を残す必要があります（制御と通信の維持を容易にするため）。

10. Viessmann Vitocal 300-G WWC 110 (ドイツ) – 630,125 ルーブルから。

地下水は一次冷却材として機能します。 したがって、最初の熱交換器の温度が一定になり、COP 係数が最も高くなります。

利点の中には、一次回路上の低電力補助電気ヒーターと、遠隔制御用の独自のコントローラー (基本的にワイヤレスリモコン) が挙げられます。

マイナス - 循環ポンプの性能、メインラインおよび一次回路熱交換器の状態は、蒸留される地下水の品質に依存します。 フィルタリングが必要です。

地下水分析は、高価な機器による解決が困難な問題の発生を排除するのに役立ちます。 これは、水から水へのヒートポンプを購入する前に行う必要があります。

編集者の選択

北ヨーロッパでのヒートポンプの製造と運用における長年の経験により、私たちの同胞は家を暖房するための最も収益性の高い方法の検索範囲を絞り込むことができました。 どのようなリクエストにも実際のオプションが存在します。

家庭用給湯回路または最大 80 ～ 100 平方メートルの住宅の暖房システムに熱を供給する必要がありますか? 可能性を考慮してください ニベ F1155– その「インテリジェントな」充填により、熱供給を損なうことなくコストを節約します。

130 平方メートルのコテージの床下暖房、CO、DHW 回路の安定した温度が確保されます。ここでは DHW 熱交換器 (180 リットル) が使用されます。

すべての消費者に対して同時に一定の熱流を生成します。 8 HP のカスケードを作成する機能により、少なくとも 3,000 平方メートルの面積の物体に熱を提供できます。

これらの各モデルは絶対的なものではなく、基本的なオプションです。 適切な TN を見つけた場合は、製品ライン全体に目を通し、オプションのオファーを検討してください。 機器の種類が豊富なので、最適なオプションを見逃す可能性があります。

この記事は、有益な暖房オプションを見つけるのに役立ちました。または追加情報が必要な場合は、コメントに書き込んでください。 すぐに対応させていただきます。

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土壌や水源から熱を取り出すことはそれほど革新的なことではありません。 西側諸国では長い間、家庭の暖房に地熱エネルギーを利用してきました。 公共料金の上昇に伴い、このトピックの関連性はますます高まっています。 家庭暖房用ヒートポンプを使用することで、環境に優しく、安全かつ自由にラジエーターを温めることができます。

ヒートポンプは自然熱で家を暖めます

家を暖房するためのヒートポンプ：動作原理、長所と短所

ヒートポンプに似た装置の例は、どの家庭にもあります。これは冷蔵庫です。 冷気だけでなく熱も発生します。これはユニットの後壁の温度によって顕著です。 同様の原理がヒートポンプにも内在しており、水、大地、空気から熱エネルギーを収集します。

動作原理と装置

デバイスのオペレーティング システムは次のとおりです。

• 井戸や貯水池からの水は蒸発器を通過し、そこで温度が5度下がります。
• 冷却後、液体はコンプレッサーに入ります。
• コンプレッサーは水を圧縮して温度を上昇させます。
• 加熱された液体は熱交換チャンバーに移動し、そこでその熱を加熱システムに伝達します。
• 冷却された水はサイクルの最初に戻ります。

ヒートポンプユニットをベースにした暖房システムには、次の 3 つのコンポーネントがあります。

• プローブは、水または地面に配置されたコイルです。 熱を集めてデバイスに伝えます。
• ヒートポンプは熱エネルギーを取り出す装置です。
• 熱交換チャンバーを含む加熱システム自体。

デバイスの長所と短所

まず、このような暖房の良い面について:

• エネルギー消費量が比較的少ない。 暖房に消費するのは電気のみで、電化製品などを使って暖房するよりもはるかに少ないコストで済みます。 ヒートポンプには、消費された電気エネルギーに対する熱エネルギーの出力を示す換算係数があります。 たとえば、「ϕ」の値が 5 の場合、1 時間あたりの電力消費量が 1 キロワットの場合、熱エネルギーは 5 キロワットになります。

• 多用途性。 この暖房システムはあらゆる場所に設置できます。 これは、ガス本管のない遠隔地に特に当てはまります。 電気を接続できない場合は、ポンプはディーゼルまたはガソリン エンジンで動作します。
• 完全自動化。 システムに水を追加したり、その動作を監視したりする必要はありません。
• 環境への配慮と安全性。 ヒートポンプシステムは廃棄物やガスを発生しません。 デバイスが誤って過熱することはありません。
• このようなユニットは、冬にはマイナス15度まで気温が下がっても家を暖房できるだけでなく、夏には冷房することもできます。 このような機能はリバースモデルで利用できます。

• 稼働期間は最長半世紀に及びます。 コンプレッサーは約 20 年ごとに交換する必要がある場合があります。

このシステムには無視できない欠点もあります。

• 価格。 家を暖房するためのヒートポンプは、安価な喜びではありません。 このシステムは早ければ 5 年以内に元が取れます。
• 冬の気温が氷点下 15 度を下回る地域では、装置の動作のために追加の熱源 (電気またはガス) が必要になります。
• 地面から熱エネルギーを取り出すシステムは、敷地内の生態系を破壊します。 ダメージは大きくありませんが、ご了承ください。

専門家の視点

アンドレイ・スタルポフスキー

「希望があれば、冷蔵庫から家を暖めるためのヒートポンプを自分の手で作ることができます。 ただし、これには一定の技術的知識が必要です。」

どのポンプを選ぶべきか

設備は、熱エネルギーの源とその伝達方法が異なります。 主に次の 5 つのタイプがあります。

• 水と空気。
• 地下水。
• 空対空。
• 水、水。
• 空気と水。

現地調査

暖房システムを設置する前に、その場所の特徴を調べることが重要です。 この研究は、どの熱エネルギー源が最適な選択肢であるかを決定するのに役立ちます。 最も簡単な方法は、家の近くに池がある場合です。 これにより、掘削作業を行う必要がなくなります。 もう 1 つの実際的な解決策は、常に風が吹く場所を使用することです。 どちらか一方がない場合は、土塁で停止する必要があります。

暖房システムには 2 つの設置オプションがあります。

• プローブを使用する。
• 地下コレクターの設置により。

地下水ポンプと設置オプション

地熱探査機は通常、大規模なパイプラインを設置できない狭い地域に設置されます。 このシステムを設置するには、井戸の深さが少なくとも100メートル、直径が20センチメートル必要であるため、掘削装置が必要です。 プローブはそのようなウェルに下げられます。 ウェルの数は加熱システムのパフォーマンスに影響します。

敷地の面積が十分に大きい場合は、穴を開けずに水平システムを設置することができます。 この目的のために、コイルは1.5メートルの深さまで埋められます。 このバージョンのシステムは最も安定しており、問題がないと考えられています。

水から水へのポンプ: 取り付けが簡単

家を暖房するための水から水へのヒートポンプは、池のある地域に適しています。 パイプラインには通常のポリエチレンパイプを使用できます。 組み立てられたコレクターは池に移動され、そこで底に下げられます。 これは、自分で行うことができる最も安価な設置オプションの 1 つです。

空対空ヒートポンプ：設置費用

常に風が吹く地域では、空気熱エネルギーを利用するシステムが適しています。 この場合の設置も特別な費用は必要なく、自分で行うことができます。 家から20メートル以内の最も換気の良い場所にポンプを設置するだけで済みます。

家庭用暖房用ヒートポンプ：価格とメーカー

ロシア市場のヒートポンプユニットは、Vaillant (ドイツ)、Nibe (スウェーデン)、Danfoss (デンマーク)、三菱電機 (日本)、Mammoth (米国)、Viessmann (ドイツ) の製品が代表的です。 ロシアのメーカーSunDueとHenkは品質において劣っていません。

面積100平方メートルの家を暖房するには、10キロワットの設備が必要です。

表 1. さまざまなタイプの 10 キロワット ポンプの平均コスト

画像	ポンプの種類	設備費、こすれ	取付工事費・こすれ
	地下水 輸入メーカー	500,000から	80,000から
	地下水国内生産者	360,000から	70,000から
	空気と水 輸入メーカー	270,000から	50,000から
	空気と水 国内生産者	210,000から	40,000から
	水・水輸入メーカー	230,000から	50,000から
	水・水の国内生産者	220,000から	40,000から

ヒートポンプのターンキー価格は平均して約30万〜35万ルーブルです。 最も予算に優しいオプションは、高価な掘削作業を必要としないため、エアウォーターシステムです。

専門家の視点

アンドレイ・スタルポフスキー

GRAST LLC、暖房、換気、空調グループ長

世界エネルギー委員会は、2020年の建物暖房のための熱源の使用に関する予測をまとめました。 先進国では、家庭の 75% に温水が供給され、地球の地熱エネルギーによって暖房されるようになるだろうと主張しています。

現在、スイスの新築住宅の 40% にはヒートポンプが設置されており、スウェーデンではこの数字が 90% に増加しています。 ロシアとCIS諸国では家庭暖房用にヒートポンプを導入する頻度は減っているが、最初の愛好家たちはすでにこの方法を使用しており、その経験を支持者に伝えている。

仕事の原則

建物を暖房するには、低潜在源 (温度) からのエネルギーが冷媒によって消費者に伝達されます。 この技術プロセスは熱力学の法則を使用しており、異なる温度を持つ 2 つのシステムの熱エネルギーの均等化、つまり高温の電源から低温の消費者への電力の伝達を保証します。

環境熱を利用すると暖房や給湯の温度ポテンシャルが高まります。

再生熱の発生源としては次のものが考えられます。

• 地球の表面またはその体積。
• 水生環境（湖、川）。
• 気団。

より人気のあるモデルは、地球からエネルギーを得るモデルです。地球の表面は太陽光線と、地球の外核と内核のエネルギーによって加熱されます。 それらは次のように指摘されています。

1. 消費者の資質の最良の組み合わせ。
2. 効率;
3. 価格で。

クーラント循環方式

ヒートポンプ (HP) が動作すると、さまざまな液体/ガス (冷却剤) が循環する 3 つの閉回路が使用されます。 それぞれが独自の機能を実行します。

ソースエネルギーポテンシャルピックアップ回路

空気から熱を奪う場合、ファンからの空気流を蒸発器ハウジングに人為的に吹き付けることが使用されます。

水生環境または地面から熱を伝達するための液体冷却剤の閉鎖サイクルは、蒸発器コイルを貯水池の底に埋め込まれたコレクター、または土壌の凍結を超える距離で地面に埋められたコレクターに接続するパイプラインを通じて実行されます。極寒の中で。

冷却剤としては、希釈したアルコール水溶液をベースとした不凍液が使用されます。 これらは通常「不凍液」または「ブライン」と呼ばれます。 より高い温度（≧+3°С）の影響下で、それらは蒸発器に上昇し、そこに熱を伝達し、冷却（≒-3°С）後、重力によってエネルギー源に戻り、継続的な循環を確保します。

内部回路

フロンベースの冷媒がその中を循環し、熱をより高いレベルまで「上昇」させます。 温度の影響下で、気体と液体の状態に連続的に変化します。

内部回路には次のものが含まれます。

• 蒸発器は塩水からエネルギーを取り出し、それをフレオンに移し、フレオンが沸騰して希薄ガスになります。
• ガスを高圧に圧縮するコンプレッサー。 同時に、フロンの温度が急激に上昇します。
• 高温ガスがそのエネルギーを出力回路の冷却液に伝達し、それ自体が冷えて液体状態になるコンデンサー。
• 絞り（膨張弁）を開き、蒸発器に入る飽和蒸気の状態との圧力差によりフロンを減らします。 冷媒が狭い穴を通過すると、冷媒圧力は初期値まで低下します。

出力回路

ここには水が循環しています。 従来の温水加熱システムで使用するための凝縮器コイル内で加熱されます。 この方法では、その温度は約35°Сに達し、生成されたエネルギーが部屋全体に均等に伝達されるようにする長いラインを備えた「暖かい床」システムでの使用を決定します。

部屋の空間との熱交換量が少ない暖房用ラジエーターのみを使用しても、それほど効果的ではありません。

デザイン

業界ではさまざまな性能特性を備えたモデルが製造されていますが、これらのモデルには、上記の標準タスクを実行する装置が含まれています。

設計オプションとして、図は住宅を暖房するためのヒート ポンプを示しています。

ここでは、地熱源からの熱が入力パイプラインを通じて受け取られ、週末に家庭用暖房システムに送られます。

ヒートポンプの動作は以下によって保証されます。

• インターネットを介したリモート方法を含む、回路パラメータと制御を監視するシステム。
• 追加の設備（洗浄および充填ユニット、拡張タンク、安全グループ、ポンプステーション）。

地上構造物

熱源からエネルギーを取り出すために 3 つの熱交換器設計が使用されています。

1. 表面的な位置。
2. 垂直接地プローブの設置。
3. 水平構造の深化。

最初の方法は最も効果がありません。 したがって、住宅の暖房に使用されることはほとんどありません。

ウェルへのプローブの設置

この方法が最も効果的です。 これは、直径25〜40 mmのプラスチック材料で作られたU字型パイプラインを収容するために、約50÷150メートル以上の深さまで井戸を作成することを可能にします。

パイプの断面積を増やし、井戸を深くすると、熱の除去が向上しますが、構造のコストが増加します。

横型コレクター

プローブの穴を開けるのは高価です。 そのため、安価なこの方法がよく選ばれます。 これにより、土壌が凍結する深さ以下で溝を掘ることができます。

水平コレクタを設計するときは、次の点を考慮する必要があります。

1. 土壌の熱伝導率。
2. 平均土壌水分。
3. サイトのジオメトリ。

これらはコレクターの寸法と構成に影響します。 パイプは次のように敷設できます。

• ループ。
• ジグザグ。
• 蛇;
• 平らな幾何学的形状。
• 螺旋状の螺旋。

このようなコレクターに割り当てられた敷地の面積は、通常、家の基礎の寸法を2〜3倍超えることを理解することが重要です。 これがこの方法の主な欠点です。

集水器

これは最も経済的な方法ですが、建物の近くに深い貯水池を設置する必要があります。 組み立てられたパイプラインは、その底部におもりで配置され、固定されます。 ヒートポンプを効率的に動作させるには、熱を除去できるコレクターの最小深さとリザーバーの容積を計算する必要があります。

このような構造の寸法は熱計算によって決定され、長さは 300 メートルを超える場合があります。

下の写真は、春の湖の氷の上で組み立てるためのラインの準備を示しています。 今後の作業の規模を視覚的に評価できます。

エアー方式

外部ファンまたは内蔵ファンは、エアコンと同様に、街路からの空気をフロンを含む蒸発器に直接吹き付けます。 この場合、パイプからかさばる構造物を作成して地面や貯水池に配置する必要はありません。

この原理で動作する家を暖房するためのヒートポンプは安価ですが、比較的暖かい気候で使用することをお勧めします。凍った空気ではシステムが機能しません。

このような装置は、常に技術プロセスに関与し、強力な冷却システムで熱を大気中に放出する産業装置の隣にあるプールや部屋の水を加熱するために広く使用されています。 例としては、単巻変圧器、ディーゼル ステーション、ボイラー ハウスなどがあります。

主な特徴

VT モデルを選択するときは、次の点を考慮する必要があります。

• 熱出力;
• ヒートポンプ変換率。
• 条件付き効率。
• 年間効率とコスト。

出力電力

新しい住宅のデザインを作成するときは、さまざまなサイズの部屋の壁、窓、ドア、天井、床を通して熱損失を生み出す材料の設計上の特徴を考慮して、その熱の必要性が考慮されます。 この計算では、特定の地域で霜が最も少ないときの快適性の創出が考慮されています。

建物の熱消費量はkWで表されます。 ヒートポンプが発生するエネルギーで賄わなければなりません。 ただし、節約を考慮して計算の簡略化が行われることがよくあります。一年で最も寒い日が数週間を超えないようにします。 この期間中、追加の熱源、たとえばボイラー内の水を加熱する発熱体が接続されます。
霜が降りる危険な状況でのみ機能し、それ以外の時間はオフになります。 これにより、より低い電力の VT を使用できるようになります。

デザインの可能性

参考のため。「塩水」回路の出力が 6÷11 kW のモデルは、比較的小規模な建物の内蔵タンクから水を加熱することができます。 容量230÷440リットルのボイラーの水温を65℃に維持するには、17kWの電力で十分です。
中規模の建物の熱需要は、22÷60 kW の電力をカバーします。

ヒートポンプの変換係数 Ktr

次の無次元公式を使用して構造の効率を決定します。

Ktr=(Tout-Tout)/Tout

値「T」は、構造の出口と入口における冷却剤の温度を示します。

エネルギー換算係数 (ͼ)

これは、コンプレッサーに加えられるエネルギーに対する有効な熱出力の割合を決定するために計算されます。

ͼ=0.5T/(T-To)=0.5(ΔT+To)/ΔT

この式では、コンシューマ「T」とソース「To」の温度はケルビン度で決定されます。

値 ͼ は、コンプレッサーの動作に消費されるエネルギー量「Rel」と、その結果として生じる有効熱出力「Rn」によって決定できます。 この場合、英語の「Coefficient of Performance」を略して「COP」と呼ばれます。

係数 ͼ は、ソースと消費者の温度差に応じて変化する値です。 1から7までの数字で指定します。

条件付き効率

これは誤りです。効率係数には、エンドデバイスの動作中の電力損失が考慮されています。
これを求めるには、地熱源のエネルギーを考慮して、出力された熱出力を適用された熱出力で割る必要があります。 この計算では永久機関は動きません。

年間効率とコスト

COP 係数は、特定の動作条件下での特定の時点でのヒート ポンプの性能を評価します。 HPのパフォーマンスを分析するために、年次システム効率指標（β）が導入されました。

ここで、記号 Qwp は年間に生産される熱エネルギーの量を示し、Wel は同じ期間に設備によって消費される電力の値を示します。

コスト指標等式

この特性は効率指標とは逆です。

HP の特性を判断するには、専用のソフトウェアと工場ベンチが使用されます。

特徴的な機能

利点

ヒートポンプで家を暖房すると、他のシステムと比較して次のような利点があります。

1. 良好な環境パラメータ。
2. メンテナンスなしで機器の耐用年数が長い。
3. 冬には暖房モードを夏には冷房に簡単に切り替える機能。
4. 高い年間効率。

欠陥

プロジェクト段階および運用中は、次の点を考慮する必要があります。

1. 正確な技術計算を実行することが困難。
2. 機器と設置作業にかかる費用が高い。
3. パイプライン敷設技術の違反による「エアジャム」の形成の可能性。
4. システムから出る水の温度が制限されている（≤+65°С）。
5. あらゆる建物のそれぞれのデザインの厳格な個性。
6. 施設の建設を除いて、コレクターのための広いエリアの必要性。

メーカーの簡単なリスト

家庭暖房用の最新のヒートポンプは、次のような企業によって製造されています。

• ボッシュ - ドイツ;
• ウォーターコッテ - ドイツ;
• WTT グループ OY - フィンランド;
• クライメートマスター - 米国;
• エコナー - 米国;
• ディンプレックス - アイルランド;
• FHP製造 – 米国;
• ガストロール - ドイツ;
• ヘリオテルム - オーストリア;
• IVT - スウェーデン;
• レベルグ - ノルウェー。

2. 背景について簡単に思い出させてください。 4年前、私は園芸提携会社から6エーカーの土地を購入し、その土地に雇われた労働者を雇わずに自分の手で、エネルギー効率の高いモダンなカントリーハウスを建てました。 この家の目的は、自然の中にあるセカンドアパートです。 年中無休ですが、常時稼働ではありません。 シンプルなエンジニアリングとともに最大限の自律性が必要でした。 SNT が位置する地域には主要なガスがないため、それに頼るべきではありません。 輸入された固体または液体燃料が残っていますが、これらのシステムはすべて複雑なインフラストラクチャを必要とし、その建設とメンテナンスのコストは電気による直接加熱に匹敵します。 したがって、電気加熱という選択はすでに部分的に事前に決定されていました。 しかし、ここでもう一つ、同様に重要な点が生じます。それは、園芸提携における電力容量の制限と、かなり高い電気料金（当時は「田舎」の料金ではありませんでした）です。 実際、このサイトには 5 kW の電力が割り当てられています。 この状況を解決する唯一の方法は、ヒートポンプを使用することです。これにより、電気エネルギーを熱に直接変換する場合と比較して、暖房費が約 2.5 ～ 3 倍節約されます。

それでは、ヒートポンプの話に移りましょう。 どこから熱を奪い、どこから熱を放出するかが異なります。 熱力学の法則からわかる重要な点（高校 2 年生） - ヒートポンプは熱を生成するのではなく、熱を伝達します。 そのため、ECO (エネルギー変換係数) は常に 1 より大きくなります (つまり、ヒート ポンプはネットワークから消費する熱よりも多くの熱を常に放出します)。

ヒートポンプの分類は「水－水」、「水－空気」、「空気－空気」、「空気－水」となります。 左記式中の「水」とは、地中や貯水池にあるパイプを通って循環する液体冷媒から熱を奪うことを意味します。 このようなシステムの有効性は、季節や周囲温度とは実質的に関係ありませんが、高価で労働集約的な掘削作業と、地中に熱交換器を設置するための十分な空きスペースの利用可能性が必要です（その後、その上に熱交換器が設置されます）。夏は土壌が凍結するため、何も成長するのが困難になります）。 右式中の「水」は建物内の暖房回路を指します。 これは、ラジエーターシステムまたは液体加熱床のいずれかです。 このようなシステムには、建物内での複雑なエンジニアリング作業も必要ですが、利点もあります。このようなヒートポンプの助けを借りて、家の中にお湯を得ることができます。

しかし、最も興味深いカテゴリは空対空ヒートポンプのカテゴリです。 実際、これらは最も一般的なエアコンです。 暖房のために働いている間、彼らは街の空気から熱を取り出し、それを家の中にある空気熱交換器に伝えます。 いくつかの欠点(量産モデルは摂氏-30度以下の周囲温度では動作できない)にもかかわらず、大きな利点があります。このようなヒートポンプは設置が非常に簡単で、コストは対流器や電気ボイラーを使用する従来の電気加熱に匹敵します。

3. これらの検討に基づいて、三菱重工製ダクト形準業務用エアコンの型式 FDUM71VNX を選定しました。 2013年秋の時点で、2つのブロック（外部と内部）で構成されるセットの価格は12万ルーブルでした。

4. 室外機は家の北側のファサードの最も風が当たらない場所に設置します（これは重要です）。

5. 室内ユニットはホールの天井裏に設置され、フレキシブルで遮音性の高いエアダクトを介して、室内のすべての居住空間に温風が供給されます。

6. なぜなら 空気供給は天井の下にあります（石造りの家では床の近くに熱風供給を組織することは絶対に不可能です）、空気を床に取り込む必要があることは明らかです。 これを行うために、特別なダクトを使用して、空気取り入れ口を廊下の床まで下げました（すべての室内ドアの下部にはフローグリルも取り付けられています）。 動作モードは 1 時間あたり 900 立方メートルの空気で、一定の安定した循環により、家のどの部分でも床と天井の空気温度にまったく差がありません。 正確に言うと、その差は摂氏 1 度であり、壁に取り付けられた対流器を窓の下で使用する場合よりもさらに小さくなります (壁に取り付けた対流器を使用すると、床と天井の温度差が 5 度に達することがあります)。

7. エアコンの内部ユニットは、その強力なインペラにより、再循環モードで家全体に大量の空気を循環させることができるという事実に加えて、人々は家の中に新鮮な空気を必要としているということを忘れてはなりません。 したがって、暖房システムは換気システムとしても機能します。 別の空気通路を通じて、通りから新鮮な空気が家に供給され、必要に応じて自動化とダクト加熱要素を使用して（寒い季節には）加熱されます。

8. 熱風は、リビングルームにあるこのようなグリルを通じて分配されます。 家には白熱灯が1つもなく、LEDのみが使用されているという事実にも注意を払う価値があります（この点は重要ですので、覚えておいてください）。

9. 排出された「汚れた」空気は、バスルームとキッチンの排気フードを通して家から除去されます。 温水は従来の貯湯式給湯器で準備されます。 一般的に、これはかなり大きな経費項目です。 井戸水は非常に冷たく（季節によって異なりますが摂氏+4度から+10度）、太陽熱集熱器を使用して水を加熱できることに合理的に気付く人もいるかもしれません。 はい、できますが、インフラストラクチャへの投資コストは、このお金で 10 年間電気で水を直接加熱できるほど高額です。

10. そしてこちらが「つUP」です。 空気熱源ヒートポンプの主制御盤および主制御盤。 さまざまなタイマーと簡単な自動化が備わっていますが、使用するモードは換気 (暖かい季節) と暖房 (寒い季節) の 2 つだけです。 建てられた家は非常にエネルギー効率が良いことが判明したため、その中のエアコンは本来の目的である暑い家を冷やすために一度も使用されませんでした。 LED照明（熱伝達がゼロになる傾向がある）と非常に高品質の断熱材がこれに大きな役割を果たしました（冗談ではありません、屋根に芝生を設置した後、家を暖めるためにヒートポンプを使用する必要さえありました）夏 - 1 日の平均気温が摂氏 + 17 度を下回った日）。 家の中に人の存在に関係なく、家の温度は年間を通じて少なくとも+16℃に維持され（家に人がいる場合、温度は+22℃に設定されます）、給気換気は行われません。オフにします（怠け者なので）。

11. 2013 年の秋に技術的な電力メーターが設置されました。 それはちょうど3年前のことです。 電気エネルギーの平均年間消費量は 7000 kWh であると計算するのは簡単です (実際、最初の 1 年は仕上げ作業中に除湿器を使用したため消費量が多かったので、実際にはこの数字はわずかに減少しています)。

12. 工場出荷時の設定では、エアコンは摂氏 -20 度以上の周囲温度で暖房が可能です。 より低い温度で動作させるには、変更が必要です（実際、屋外の湿度が高い場合、-10度の温度で動作する場合でも関連します） - ドレンパンに加熱ケーブルを取り付ける。 これは、外部ユニットの霜取りサイクル後に液体の水がドレンパンから出る時間を確保するために必要です。 これを行う時間がない場合、氷が鍋の中で凍り、その後ファンでフレームが圧迫され、おそらくフレームのブレードが折れる可能性があります（壊れたブレードの写真を見ることができます）インターネットで、加熱ケーブルをすぐに接続しなかったため、私自身もこれに遭遇するところでした）。

13. 上で述べたように、家のあらゆる場所で LED 照明のみが使用されています。 これは部屋の空調に関して重要です。 ランプが 2 つ、それぞれに 4 つある標準的な部屋を考えてみましょう。 50 ワットの白熱電球の場合、合計 400 ワットを消費しますが、LED 電球の消費電力は 40 ワット未満です。 そして、物理学の授業で知っているように、すべてのエネルギーは最終的には熱に変わります。 つまり、白熱灯は中出力のヒーターとして非常に優れています。

14. 次に、ヒートポンプの仕組みについて話しましょう。 熱エネルギーをある場所から別の場所に移動させるだけです。 これは冷蔵庫の動作原理と全く同じです。 冷蔵室から部屋に熱を伝えます。

とても良いなぞなぞがあります。冷蔵庫のドアを開けたままコンセントに差し込んだままにすると、部屋の温度はどう変化しますか? 正解は、部屋の温度が上がることです。 理解しやすくするために、これは次のように説明できます。部屋は閉回路であり、電気は配線を通じてそこに流れ込みます。 ご存知のとおり、エネルギーは最終的には熱に変わります。 電気が外部から閉回路に入り、その中に残るため、部屋の温度が上昇するのはそのためです。

ちょっとした理論。 熱は、温度差により 2 つのシステム間で伝達されるエネルギーの一種です。 この場合、熱エネルギーは温度の高い場所から温度の低い場所へ移動します。 これは自然なプロセスです。 熱伝達は、伝導、熱放射、または対流によって実行できます。

物質の凝集には 3 つの古典的な状態があり、それらの間の変化は温度または圧力の変化の結果として実行されます: 固体、液体、気体。

凝集状態を変化させるには、体は熱エネルギーを受け取るか、熱エネルギーを放出する必要があります。

融解（固体から液体への転移）の際、熱エネルギーが吸収されます。
蒸発（液体から気体状態への移行）中に、熱エネルギーが吸収されます。
凝縮（気体状態から液体状態への移行）中に、熱エネルギーが放出されます。
結晶化（液体から固体状態への移行）中に、熱エネルギーが放出されます。

ヒート ポンプは、蒸発と凝縮という 2 つの遷移モードを使用します。つまり、ヒート ポンプは、液体または気体の状態にある物質を使用して動作します。

15. R410a 冷媒はヒートポンプ回路の作動流体として使用されます。 極低温で沸騰（液体から気体に変化）するハイドロフルオロカーボンです。 つまり、摂氏48.5度の温度です。 つまり、通常の大気圧の通常の水が摂氏+100度の温度で沸騰する場合、R410aフロンはほぼ150度低い温度で沸騰します。 さらに、非常にマイナスの温度で。

ヒートポンプで使用される冷媒のこの性質です。 圧力と温度を具体的に測定することで、必要な特性を与えることができます。 周囲温度で蒸発して熱を吸収するか、周囲温度で凝縮して熱を放出します。

16. ヒートポンプ回路は次のようになります。 その主なコンポーネントは、コンプレッサー、エバポレーター、膨張弁、凝縮器です。 冷媒はヒートポンプの閉回路内を循環し、液体から気体へ、またその逆に凝集状態を交互に変化させます。 熱を伝え、伝達するのは冷媒です。 回路内の圧力は大気圧に比べて常に過剰です。

使い方？
コンプレッサーは、蒸発器から来る冷たい低圧の冷媒ガスを吸い込みます。 コンプレッサーで高圧で圧縮します。 温度が上昇します（コンプレッサーからの熱も冷媒に加わります）。 この段階で、高圧、高温の冷媒ガスが得られます。
この形で、凝縮器に入り、より冷たい空気が吹き込まれます。 過熱した冷媒は熱を空気中に放出し、凝縮します。 この段階では、冷媒は高圧かつ平均温度の液体状態にあります。
その後、冷媒は膨張弁に入ります。 冷媒が占める体積の膨張により圧力が急激に低下します。 圧力の低下により冷媒の部分蒸発が生じ、その結果、冷媒の温度が周囲温度よりも低下します。
蒸発器では、冷媒の圧力が低下し続け、さらに蒸発し、このプロセスに必要な熱が暖かい外気から奪われ、冷却されます。
完全にガス状になった冷媒はコンプレッサーに戻され、サイクルが完了します。

17. もっと簡単に説明してみます。 冷媒はすでに摂氏 -48.5 度で沸騰しています。 つまり、比較的高い周囲温度では、過剰な圧力がかかり、蒸発の過程で環境 (つまり、街路空気) から熱を奪います。 低温冷蔵庫で使用される冷媒は、沸点がさらに低く、摂氏マイナス 100 度までありますが、周囲温度が非常に高いため、暑い部屋を冷やすためのヒート ポンプの動作には使用できません。気温。 R410a 冷媒は、エアコンの暖房と冷房の両方の機能のバランスを保っています。

ちなみに、これはソ連で撮影され、ヒートポンプがどのように機能するかを伝える優れたドキュメンタリーです。 お勧めします。

18. どのエアコンでも暖房に使用できますか? いいえ、誰でもというわけではありません。 ほとんどすべての最新のエアコンは R410a フレオンで動作しますが、他の特性も同様に重要です。 まず、エアコンには四方弁が必要です。これにより、いわば「逆」に切り替えることができます。つまり、凝縮器と蒸発器を入れ替えることができます。 次に、コンプレッサー (右下にあります) は断熱されたケーシング内に配置されており、電気的に加熱されるクランクケースを備えていることに注意してください。 これは、コンプレッサー内のオイル温度を常にプラスに維持するために必要です。 実際、周囲温度が摂氏 +5 度未満の場合、エアコンはオフの場合でも 70 ワットの電気エネルギーを消費します。 2つ目の最も重要な点は、エアコンがインバーターであることです。 つまり、コンプレッサーとインペラ電気モーターの両方が動作中に性能を変更できなければなりません。 これにより、外気温が摂氏 -5 度未満でもヒートポンプが効率的に作動して暖房を行うことができます。

ご存知のとおり、暖房運転時の蒸発器である室外機の熱交換器では、周囲からの熱を吸収して冷媒の集中的な蒸発が起こります。 しかし、街路空気中には気体の状態の水蒸気が存在し、温度の急激な低下により蒸発器上で凝縮または結晶化することもあります（街路空気は冷媒に熱を与えます）。 また、熱交換器が極度に凍結すると除熱効率の低下につながります。 つまり、周囲温度が低下すると、蒸発器の表面で最も効果的に熱を除去するために、コンプレッサーとインペラの両方を「減速」する必要があります。

理想的な暖房専用ヒートポンプは、外部熱交換器（蒸発器）の表面積が内部熱交換器（凝縮器）の表面積よりも数倍大きい必要があります。 実際には、ヒートポンプが暖房と冷房の両方に機能しなければならないという同じバランスに戻ります。

20. 左側では、外部熱交換器が 2 つのセクションを除いてほぼ完全に霜で覆われているのがわかります。 上部の凍結していないセクションでは、フロンは依然としてかなり高い圧力を持っているため、環境からの熱を吸収しながら効果的に蒸発することができませんが、下部のセクションではすでに過熱されており、外部からの熱を吸収できなくなります。 。 そして、右側の写真は、なぜ室外機のエアコンユニットが陸屋根の視界から隠れずにファサードに設置されたのかという質問に答えています。 寒い時期だからこそドレンパンから水を抜く必要があるのです。 この水を屋根から排水することは、死角から排水するよりもはるかに困難です。

すでに書きましたが、外気温が氷点下の中で暖房運転をしていると、室外機のエバポレーターが凍結し、街中の空気中の水が結晶化します。 凍結した蒸発器の効率は著しく低下しますが、エアコンの電子機器は熱除去効率を自動的に監視し、定期的にヒートポンプを霜取りモードに切り替えます。 本質的に、デフロストモードは直接空調モードです。 つまり、部屋から熱が取り出され、外部の凍った熱交換器に伝えられ、その上の氷が溶けます。 このとき、室内機のファンは最低回転数で動作し、室内の通風ダクトから冷たい空気が流れます。 霜取りサイクルは通常 5 分間続き、45 ～ 50 分ごとに行われます。 ハウスの熱慣性が高いため、霜取り中に不快感を感じません。

21. このヒートポンプモデルの暖房性能の表を次に示します。 公称エネルギー消費量は 2 kW (電流 10A) 強で、熱伝達の範囲は外気温 -20 度で 4 kW、外気温 +7 度で 8 kW であることを思い出してください。 つまり、変換係数は 2 ～ 4 です。これは、電気エネルギーを熱に直接変換する場合と比較して、ヒート ポンプによってエネルギーを何倍節約できるかということです。

ところで、もう一つ興味深い点があります。 エアコンの寿命は、暖房運転時の方が冷房運転時の数倍になります。

22. 昨年の秋、私は Smappee 電力量計を設置しました。これにより、エネルギー消費量の統計を月単位で保存でき、測定値を多かれ少なかれ便利に視覚化できます。

23. Smappee はちょうど 1 年前、2015 年 9 月末にインストールされました。 また、電気エネルギーのコストも表示しようとしますが、これは手動で設定された料金表に基づいています。 そして、重要な点があります。ご存知のとおり、私たちは電気料金を年に 2 回値上げします。 つまり、提示された測定期間中に、料金は 3 回変更されました。 したがって、コストには注目せず、消費されるエネルギー量を計算します。

実際、Smappee には消費グラフの視覚化に問題があります。 たとえば、左側の最も短い列は 2015 年 9 月の消費量 (117 kWh) です。 開発者に問題が発生し、何らかの理由でその年の画面には 12 列ではなく 11 列が表示されます。 ただし、総消費量の数値は正確に計算されます。

つまり、2015年末の4か月（9月を含む）で1957kWh、2016年1月から9月までの全体で4623kWhとなります。 つまり、人がいるかどうかに関係なく、一年中暖房されているカントリーハウスのすべての生活維持に合計 6,580 kWh が費やされました。 思い出してもらいたいのですが、今年の夏、初めて暖房にヒートポンプを使わなければなりませんでしたが、3年間稼働してきた中で一度も夏に冷房として機能しませんでした（もちろん、自動霜取りサイクルを除いて）。 。 モスクワ地域の現在の関税によれば、これはルーブル換算で年間 2 万ルーブル未満、または月あたり約 1,700 ルーブル未満です。 この金額には、暖房、換気、給湯、ストーブ、冷蔵庫、照明、電子機器、電化製品が含まれることを思い出してください。 つまり、モスクワの同じ規模のアパートの月額家賃よりも実際には2倍安いということです（もちろん、維持費や大規模修繕費は考慮していません）。

24. ここで、私の場合、ヒートポンプによってどれだけのお金が節約されたかを計算してみましょう。 電気ボイラーとラジエーターを例にして、電気暖房を比較します。 2013年秋にヒートポンプが設置された時点の危機前の価格で計算してみます。 現在、ルーブル為替レートの崩壊によりヒートポンプはより高価になり、すべての機器は輸入されています（ヒートポンプの生産のリーダーは日本です）。

電気加熱:
電気ボイラー - 5万ルーブル
パイプ、ラジエーター、継手など -さらに3万ルーブル。 合計8万ルーブルの材料。

ヒートポンプ：
ダクトエアコンMHI FDUM71VNXVF（外部ユニットおよび内部ユニット） - 12万ルーブル。
エアダクト、アダプター、断熱材など -さらに3万ルーブル。 材料の合計は15万ルーブルです。

自分でインストールしますが、どちらの場合でも時間はほぼ同じです。 電気ボイラーと比較したヒートポンプの「過剰支払い」総額：7万ルーブル。

しかし、それだけではありません。 ヒートポンプを使用した空気の暖房は、暖かい季節の空調（つまり、まだ空調を設置する必要がありますよね？つまり、少なくともさらに4万ルーブル追加されることになります）と換気（現代では必須です）を同時に行います。密閉された家、少なくともさらに2万ルーブル）。

私たちには何があるでしょうか？ 複合施設での「過払い」はわずか1万ルーブルです。 これはまだ暖房システムを稼働させる段階にすぎません。

そして手術が始まります。 上にも書きましたが、厳冬期の換算係数は2.5、閑散期や夏場は3.5～4程度と考えられます。 年間平均 COP を 3 とします。住宅では年間 6,500 kWh の電気エネルギーが消費されることを思い出してください。 これは、すべての電化製品の消費量の合計です。 計算を簡単にするために、ヒートポンプがこの量の半分だけを消費するという最小値を採用します。つまり3000kWhです。 同時に、平均して年間 9,000 kWh の熱エネルギーを供給しました (6,000 kWh は路上から「持ち込まれました」)。

1 kWh の電気エネルギーのコストが 4.5 ルーブルであると仮定して、転送されたエネルギーをルーブルに変換してみましょう (モスクワ地域の平均昼夜料金)。 電気暖房と比較して、稼働初年度だけで 27,000 ルーブルの節約が得られます。 システムを運用する段階での差はわずか1万ルーブルであったことを思い出してください。 つまり、すでに運用の最初の年で、ヒートポンプのおかげで17,000ルーブルを節約できました。 つまり、運用初年度で元が取れたのです。 同時に、これは永住権ではないことを思い出させてください。その場合、節約はさらに大きくなります。

しかし、エアコンのことも忘れないでください。特に私の場合、私が建てた家が過剰に断熱されていることが判明したため、エアコンは必要ありませんでした（追加の断熱材なしで単層の気泡コンクリート壁を使用していますが）。夏に太陽の下で熱くなることはありません。 つまり、見積もりから4万ルーブルを削除します。 私たちには何があるでしょうか？ この場合、ヒートポンプの節約を開始したのは、運用の 1 年目からではなく、2 年目からでした。 それは大きな違いではありません。

しかし、水から水へのヒートポンプ、さらには空気から水へのヒートポンプを採用した場合、推定値はまったく異なるものになります。 これが、空対空ヒートポンプが市場で最高の価格/効率比を誇る理由です。

25. 最後に、電気加熱装置について少しお話します。 私はあらゆる種類の赤外線ヒーターや酸素を燃やさないナノテクノロジーについての質問に悩まされました。 簡潔に要点を絞ってお答えします。 どの電気ヒーターも効率は 100% です。つまり、すべての電気エネルギーが熱に変換されます。 実際、これはあらゆる電化製品に当てはまり、電球でさえ、コンセントから受け取った熱量とまったく同じ量の熱を発生します。 赤外線ヒーターについて言えば、その利点は空気ではなく物体を加熱することです。 したがって、最も合理的な使用法は、カフェやバス停のオープンベランダでの暖房です。 空気加熱をバイパスして、熱を物体/人に直接伝える必要がある場合。 酸素の燃焼に関する同様の話。 広告パンフレットのどこかでこのフレーズを見たら、メーカーが購入者をカモにしていることがわかるはずです。 燃焼は酸化反応であり、酸素は酸化剤です。つまり、酸素自体は燃えることができません。 つまり、これはすべて学校の物理の授業をさぼった素人の戯言です。

26. 電気暖房（直接変換またはヒートポンプの使用）でエネルギーを節約するもう 1 つのオプションは、安価な夜間電気料金を使用しながら、建物の外壁（または特別な蓄熱器）の熱容量を使用して熱を蓄えることです。 これはまさに私がこの冬実験することです。 私の予備的な計算によると（建物はすでに住宅として登録されているため、来月には田舎の電気料金を支払うことになるという事実を考慮して）、たとえ電気料金が値上げされたとしても、来年は電気代を支払うことになります。家の維持費は2万ルーブル未満（家の温度が一年中約18〜20℃に維持されるという事実を考慮して、暖房、給湯、換気、設備に消費されるすべての電気エネルギーに対して）人がいるかどうかは関係ありません）。

結果はどうなりましたか?低温空冷エアコンの形をしたヒートポンプは、暖房を節約する最も簡単で手頃な方法であり、電力に制限がある場合には二重に重要になります。 私は設置された暖房システムに完全に満足しており、その動作に不快感を感じていません。 モスクワ地域の状況では、空気熱源ヒートポンプの使用は完全に正当化され、遅くとも2〜3年以内に投資を回収することができます。

ちなみに、私は Instagram もやっていて、ほぼリアルタイムで仕事の進捗状況を公開していることを忘れないでください。