Bomba de calor aire-aire: principio de funcionamiento, dispositivo, selección y cálculos. Bombas de calor de aire: descripción, principio de funcionamiento. Bomba de calor de aire de bricolaje para el hogar (revisiones) Bombas de calor de aire descripción del principio de funcionamiento

La situación es tal que la forma más popular de calentar una casa en este momento es el uso de calderas de calefacción: gas, combustible sólido, diesel y, con mucha menos frecuencia, eléctrica. Pero sistemas tan simples y al mismo tiempo de alta tecnología como las bombas de calor no se han generalizado, y en vano. Para aquellos que aman y saben calcular todo por adelantado, sus ventajas son obvias. Las bombas de calor para calefacción no queman reservas insustituibles de recursos naturales, lo cual es extremadamente importante no solo desde el punto de vista de la protección del medio ambiente, sino que también le permite ahorrar energía, ya que se vuelven más caras cada año. Además, con la ayuda de bombas de calor, no solo puede calentar la habitación, sino también calentar el agua para las necesidades del hogar y climatizar la habitación en el calor del verano.

Cómo funciona una bomba de calor

Detengámonos un poco más en el principio de funcionamiento de una bomba de calor. Recuerda cómo funciona un refrigerador. El calor de los productos colocados en él se bombea y se arroja al radiador ubicado en la pared trasera. Es fácil verificar esto tocándolo. Aproximadamente el mismo principio se aplica a los acondicionadores de aire domésticos: bombean calor fuera de la habitación y lo arrojan a un radiador ubicado en la pared exterior del edificio.

El funcionamiento de la bomba de calor, el frigorífico y el aire acondicionado se basa en el ciclo de Carnot.

1. El refrigerante, que se mueve a lo largo de una fuente de calor a baja temperatura, por ejemplo, el suelo, se calienta varios grados.
2. Luego ingresa a un intercambiador de calor llamado evaporador. En el evaporador, el medio de transferencia de calor libera el calor acumulado al refrigerante. refrigerante Es un líquido especial que se convierte en vapor a baja temperatura.
3. Habiendo asumido la temperatura del refrigerante, el refrigerante calentado se convierte en vapor y entra al compresor. El compresor comprime el refrigerante, es decir, un aumento en su presión, debido a que su temperatura también aumenta.
4. El refrigerante comprimido caliente ingresa a otro intercambiador de calor llamado condensador. Aquí, el refrigerante cede su calor a otro refrigerante, que se proporciona en el sistema de calefacción de la casa (agua, anticongelante, aire). En este caso, el refrigerante se enfría y vuelve a convertirse en líquido.
5. Luego, el refrigerante ingresa al evaporador, donde es calentado por una nueva porción del refrigerante calentado y el ciclo se repite.

La bomba de calor necesita electricidad para funcionar. Pero sigue siendo mucho más rentable que usar solo un calentador eléctrico. Ya que una caldera eléctrica o calentador eléctrico gasta exactamente la misma cantidad de electricidad que produce calor. Por ejemplo, si un calentador tiene una potencia de 2 kW, entonces consume 2 kW por hora y produce 2 kW de calor. Una bomba de calor produce 3-7 veces más calor de lo que consume electricidad. Por ejemplo, se utilizan 5,5 kWh para hacer funcionar el compresor y la bomba, y se obtienen 17 kWh de calor. Esta alta eficiencia es la principal ventaja de una bomba de calor.

Ventajas y desventajas del sistema de calefacción "bomba de calor".

Hay muchas leyendas y conceptos erróneos en torno a las bombas de calor, a pesar de que no se trata de un invento tan innovador y de alta tecnología. Con la ayuda de bombas de calor, todos los estados "cálidos" en los EE. UU., Casi toda Europa y Japón se calientan, donde la tecnología se ha desarrollado casi a la perfección y lo ha sido durante mucho tiempo. Por cierto, no piense que dicho equipo es una tecnología puramente extranjera y nos llegó recientemente. De hecho, incluso en la URSS, tales unidades se utilizaron en instalaciones experimentales. Un ejemplo de esto es el sanatorio Druzhba en la ciudad de Yalta. Además de la arquitectura futurista, que recuerda a una "cabaña sobre patas de pollo", este sanatorio también es famoso por el hecho de que desde los años 80 del siglo XX utiliza bombas de calor industriales para calefacción. La fuente de calor es el mar cercano, y la estación de bombeo en sí misma no solo calienta todas las instalaciones del sanatorio, sino que también proporciona agua caliente, calienta el agua de la piscina y la enfría durante un período caluroso. Entonces, intentemos disipar los mitos y determinemos si tiene sentido calentar una casa de esta manera.

Ventajas de los sistemas de calefacción con bomba de calor:

• Ahorros de energía. En relación con el aumento de los precios de la gasolina y el gasóleo, una ventaja muy relevante. En la columna "gastos mensuales" aparecerá solo la electricidad, que, como ya hemos escrito, necesita mucho menos que el calor real producido. Al comprar una unidad, debe prestar atención a un parámetro como el coeficiente de transformación de calor "ϕ" (también se le puede llamar coeficiente de conversión de calor, coeficiente de transformación de potencia o temperatura). Muestra la relación entre la cantidad de calor producido y la energía gastada. Por ejemplo, si ϕ=4, entonces a un caudal de 1 kW/h obtendremos 4 kW/h de energía térmica.
• Ahorro en mantenimiento. La bomba de calor no requiere ningún tratamiento especial. Los costes de mantenimiento son mínimos.
• Se puede instalar en cualquier área.. Las fuentes de calor a baja temperatura para el funcionamiento de una bomba de calor pueden ser el suelo, el agua o el aire. Donde sea que construyas una casa, incluso en terreno rocoso, siempre existe la oportunidad de encontrar "alimento" para la unidad. En un área alejada de la tubería de gas, este es uno de los sistemas de calefacción más óptimos. E incluso en regiones sin líneas eléctricas, puede instalar un motor de gasolina o diésel para alimentar el compresor.
• No es necesario monitorear el funcionamiento de la bomba, añadir combustible, como en el caso de una caldera de combustibles sólidos o gasóleo. Todo el sistema de calefacción con bomba de calor está automatizado.
• Puedes irte por mucho tiempo y no tengas miedo de que el sistema se congele. Al mismo tiempo, puede ahorrar dinero instalando la bomba para proporcionar una temperatura de +10 ° C en la sala de estar.
• Seguridad para el medio ambiente. A modo de comparación, cuando se utilizan calderas tradicionales que queman combustible, siempre se forman varios óxidos de CO, CO2, NOx, SO2, PbO2, como resultado, los ácidos fosfórico, nitroso, sulfúrico y los compuestos benzoicos se depositan en el suelo alrededor de la casa. No se tira nada durante el funcionamiento de la bomba de calor. Y los refrigerantes utilizados en el sistema son absolutamente seguros.
• También se puede señalar aquí preservación de los recursos naturales insustituibles del planeta.
• Seguridad para las personas y los bienes. Nada en una bomba de calor se calienta lo suficiente como para causar un sobrecalentamiento o una explosión. Además, simplemente no hay nada que explotar en él. Por lo tanto, se puede atribuir a unidades completamente ignífugas.
• Las bombas de calor funcionan con éxito incluso a una temperatura ambiente de -15 °C. Entonces, si a alguien le parece que un sistema de este tipo solo puede calentar una casa en regiones con inviernos cálidos de hasta +5 ° C, entonces está equivocado.
• Reversibilidad de la bomba de calor. Una ventaja indiscutible es la versatilidad de la instalación, con la que se puede tanto calentar en invierno como refrescar en verano. En los días de calor, la bomba de calor toma el calor de la habitación y lo envía al suelo para su almacenamiento, desde donde lo volverá a tomar en invierno. Tenga en cuenta que no todas las bombas de calor tienen capacidad inversa, sino solo algunos modelos.
• Durabilidad. Con el cuidado adecuado, las bombas de calor del sistema de calefacción viven de 25 a 50 años sin reparaciones mayores, y solo una vez cada 15 a 20 años será necesario reemplazar el compresor.

Desventajas de los sistemas de calefacción con bomba de calor:

• Gran inversión inicial. Además del hecho de que los precios de las bombas de calor para calefacción son bastante altos (de 3000 a 10 000 USD), también necesitará gastar no menos en equipar un sistema geotérmico que en la bomba misma. Una excepción es la bomba de calor de fuente de aire, que no requiere trabajo adicional. La bomba de calor no se amortizará pronto (en 5 a 10 años). Entonces, la respuesta a la pregunta de si usar o no una bomba de calor para calentar depende más bien de las preferencias del propietario, su capacidad financiera y las condiciones de construcción. Por ejemplo, en una región donde el suministro de una red de gas y su conexión cuestan lo mismo que una bomba de calor, tiene sentido dar preferencia a esta última.

• En regiones donde la temperatura cae por debajo de -15 °C en invierno, necesita usar una fuente de calor adicional. Se llama sistema de calefacción bivalente, en los que la bomba de calor proporciona calor mientras en el exterior baja a -20ºC, y cuando no da abasto, por ejemplo, se conecta un calentador eléctrico o una caldera de gas, o un generador de calor.

• Es más conveniente utilizar una bomba de calor en sistemas con refrigerante a baja temperatura., como sistema de calefacción por suelo radiante(+35 °С) y fancoils(+35 - +45 °С). Fancoils son convectores de ventilador en los que el calor/frío se transfiere del agua al aire. Para equipar un sistema de este tipo en una casa antigua, se requerirá una remodelación y reestructuración completa, lo que implicará costos adicionales. Al construir una nueva casa, esto no es una desventaja.
• Respeto al medio ambiente de las bombas de calor que toman calor del agua y del suelo, algo relativo. El hecho es que en el proceso de operación, el espacio alrededor de las tuberías con el refrigerante se enfría y esto altera el ecosistema establecido. De hecho, incluso en las profundidades del suelo, viven microorganismos anaerobios que aseguran la actividad vital de sistemas más complejos. Por otro lado, en comparación con la producción de gas o petróleo, el daño de una bomba de calor es mínimo.

Fuentes de calor para el funcionamiento de la bomba de calor

Las bombas de calor toman el calor de aquellas fuentes naturales que acumulan la radiación solar durante el período cálido. Las bombas de calor también difieren según la fuente de calor.

Cebado

El suelo es la fuente más estable de calor que se acumula durante la temporada. A una profundidad de 5 a 7 m, la temperatura del suelo es casi siempre constante e igual a aproximadamente +5 a +8 °С, ya una profundidad de 10 m, siempre constante a +10 °С. Hay dos formas de recoger el calor del suelo.

Colector de suelo horizontal Es un tubo tendido horizontalmente a través del cual circula el refrigerante. La profundidad del colector horizontal se calcula individualmente según las condiciones, a veces es de 1,5 a 1,7 m, la profundidad de congelación del suelo, a veces más baja, de 2 a 3 m para garantizar una mayor estabilidad de la temperatura y una menor diferencia, y a veces solo de 1 a 1,2 m - aquí el suelo comienza a calentarse más rápido en la primavera. Hay casos en que se equipa un colector horizontal de dos capas.

Los tubos colectores horizontales pueden tener diferentes diámetros de 25 mm, 32 mm y 40 mm. La forma de su diseño también puede ser diferente: serpiente, bucle, zigzag, varias espirales. La distancia entre las tuberías en la serpiente debe ser de al menos 0,6 m, y generalmente es de 0,8 a 1 m.

Eliminación de calor específico de cada metro lineal de la tubería depende de la estructura del suelo:

• Arena seca - 10 W/m;
• Arcilla seca - 20 W/m;
• La arcilla es más húmeda - 25 W/m;
• Arcilla con muy alto contenido de agua - 35 W/m.

Para calentar una casa con un área de 100 m2, siempre que el suelo sea arcilloso húmedo, necesitará 400 m2 de área para el colector. Esto es bastante - 4 - 5 acres. Y teniendo en cuenta el hecho de que no debe haber edificios en este sitio y solo se permiten césped y macizos de flores con flores anuales, no todos pueden permitirse equipar un colector horizontal.

Un líquido especial fluye a través de las tuberías del colector, también se le llama "salmuera" o anticongelante por ejemplo, solución al 30% de etilenglicol o propilenglicol. La "salmuera" recoge el calor del suelo y va a la bomba de calor, donde lo transfiere al refrigerante. La "salmuera" enfriada fluye nuevamente hacia el colector de suelo.

Sonda de tierra vertical es un sistema de tuberías enterradas de 50 a 150 m, puede ser una sola tubería en forma de U, bajada a una gran profundidad de 80 a 100 m y rellena de hormigón. O tal vez un sistema de tuberías en forma de U rebajadas 20 m para recolectar energía de un área más grande. Perforar a una profundidad de 100 a 150 m no solo es costoso, sino que también requiere un permiso especial, razón por la cual a menudo van al truco y equipan varias sondas de poca profundidad. La distancia entre tales sondas es de 5 a 7 m.

Eliminación de calor específico de un colector vertical también depende de la raza:

• Rocas sedimentarias secas - 20 W/m;
• Rocas sedimentarias saturadas de agua y suelo pedregoso - 50 W/m;
• Suelo pedregoso con alto coeficiente de conductividad térmica - 70 W/m;
• Agua subterránea (subterránea) - 80 W/m.

El área para un colector vertical es muy pequeña, pero el costo de su disposición es más alto que el de un colector horizontal. La ventaja del colector vertical es también una temperatura más estable y una mayor eliminación de calor.

Agua

Hay muchas formas de utilizar el agua como fuente de calor.

Colector en el fondo de un depósito abierto que no se congela- ríos, lagos, mares - es una tubería con una "salmuera", sumergida con la ayuda de una carga. Debido a la alta temperatura del refrigerante, este método es el más rentable y económico. Solo aquellos de los que el depósito se encuentra a no más de 50 m pueden equipar el colector de agua, de lo contrario se pierde la eficiencia de la instalación. Como comprenderá, no todos tienen tales condiciones. Pero no usar bombas de calor para los residentes de la costa es simplemente miope y estúpido.

Colector en drenajes de alcantarillado o las aguas residuales después de las instalaciones técnicas se pueden utilizar para calentar casas e incluso edificios de gran altura y empresas industriales dentro de la ciudad, así como para preparar agua caliente. Lo que se está haciendo con éxito en algunas ciudades de nuestro país.

Agua de pozo o subterránea se utilizan con menos frecuencia que otros colectores. Dicho sistema implica la construcción de dos pozos, el agua se toma de uno, que transfiere su calor al refrigerante en la bomba de calor, y el agua enfriada se descarga en el segundo. En lugar de un pozo, puede haber un pozo de filtración. En cualquier caso, el pozo de descarga debe ubicarse a una distancia de 15 a 20 m del primero, e incluso río abajo (el agua subterránea también tiene su propio curso). Este sistema es bastante difícil de operar, ya que se debe controlar la calidad del agua entrante: se debe filtrar y las partes de la bomba de calor (evaporador) se deben proteger contra la corrosión y la contaminación.

Aire

El diseño más simple es sistema de calefacción con bomba de calor de fuente de aire. No se necesita un colector adicional. El aire del ambiente ingresa directamente al evaporador, donde transfiere su calor al refrigerante, que a su vez transfiere calor al portador de calor dentro de la casa. Puede ser aire para unidades fancoil o agua para calefacción por suelo radiante y un radiador.

El coste de instalación de una bomba de calor aerotérmica es mínimo, pero el rendimiento de la instalación depende mucho de la temperatura del aire. En regiones con inviernos cálidos (hasta +5 - 0 °C), esta es una de las fuentes de calor más económicas. Pero si la temperatura del aire desciende por debajo de los -15 °C, el rendimiento baja tanto que no tiene sentido utilizar una bomba, pero es más rentable encender un calentador o termo eléctrico convencional.

Las revisiones de las bombas de calor de fuente de aire para calefacción son muy contradictorias. Todo depende de la región de su uso. Es ventajoso usarlos en regiones con inviernos cálidos, por ejemplo, en Sochi, donde ni siquiera se necesita una fuente de calor de respaldo en caso de heladas severas. También es posible instalar bombas de calor de fuente de aire en regiones donde el aire es relativamente seco y la temperatura en invierno es de hasta -15 °C. Pero en un clima húmedo y frío, tales instalaciones sufren formación de hielo y congelación. Los carámbanos que se adhieren al ventilador impiden que todo el sistema funcione con normalidad.

Calefacción con bomba de calor: costo del sistema y costos operativos

La potencia de la bomba de calor se selecciona en función de las funciones que se le vayan a asignar. Si solo se calienta, los cálculos se pueden hacer en una calculadora especial que tiene en cuenta la pérdida de calor del edificio. Por cierto, el mejor rendimiento de una bomba de calor con pérdidas de calor del edificio no supera los 80 - 100 W/m2. Para simplificar, supondremos que para calentar una casa de 100 m2 con techos de 3 m de altura y pérdidas de calor de 60 W/m2, se necesita una bomba de 10 kW. Para calentar agua, deberá tomar una unidad con una reserva de energía: 12 o 16 kW.

costo de la bomba de calor depende no solo de la potencia, sino también de la confiabilidad y las solicitudes del fabricante. Por ejemplo, una unidad de fabricación rusa con una capacidad de 16 kW costará 7000 USD, y una bomba extranjera RFM 17 con una capacidad de 17 kW cuesta alrededor de 13 200 USD. con todo el equipo asociado, excepto el colector.

La siguiente línea de gastos será disposición del colector. También depende de la potencia de la instalación. Por ejemplo, para una casa de 100 m2, en la que se instale en todas partes calefacción por suelo radiante (100 m2) o radiadores de calefacción de 80 m2, así como para calentar agua a +40 °C con un volumen de 150 l/h, será ser necesario perforar pozos para colectores. Tal colector vertical costará $ 13,000.

El colector en el fondo del depósito costará un poco menos. En las mismas condiciones, costará 11.000 USD. Pero es mejor consultar el costo de instalar un sistema geotérmico con empresas especializadas, puede variar mucho. Por ejemplo, la disposición de un colector horizontal para una bomba con una potencia de 17 kW costará solo 2500 USD. Y para una bomba de calor de fuente de aire, no se necesita un colector en absoluto.

En total, el coste de la bomba de calor es de 8000 u.m. en promedio, la disposición del colector es de 6000 u.m. promedio.

El costo mensual de calefacción con bomba de calor incluye solo costos de electricidad. Puede calcularlos así: el consumo de energía debe indicarse en la bomba. Por ejemplo, para la bomba de 17 kW mencionada anteriormente, el consumo de energía es de 5,5 kW/h. En total, el sistema de calefacción funciona 225 días al año, es decir, 5400 horas. Dado que la bomba de calor y el compresor en ella funcionan cíclicamente, el consumo de energía debe reducirse a la mitad. Durante la temporada de calefacción se gastarán 5400 h * 5,5 kW/h/2 = 14850 kW.

Multiplicamos la cantidad de kWh gastados por el costo del proveedor de energía en su región. Por ejemplo, 0,05 u.m. por 1kWh. Total para el año se gastará 742,5 USD. Por cada mes en que la bomba de calor funcionó para calefacción, 100 u.m. costos de electricidad Si divide los costos por 12 meses, obtiene 60 USD por mes.

Tenga en cuenta que cuanto menor sea el consumo de energía de la bomba de calor, menores serán los costos mensuales. Por ejemplo, hay bombas de 17 kW, que consumen solo 10.000 kW al año (gastos de 500 USD). También es importante que el rendimiento de la bomba de calor sea mayor cuanto menor sea la diferencia de temperatura entre la fuente de calor y el refrigerante en el sistema de calefacción. Por eso dicen que es más rentable instalar suelo radiante y fancoils. Aunque también se pueden instalar radiadores de calefacción estándar con refrigerante de alta temperatura (+65 - +95 ° С), pero con un acumulador de calor adicional, por ejemplo, una caldera de calefacción indirecta. También se utiliza una caldera para recalentar agua en el ACS.

Las bombas de calor son beneficiosas cuando se usan en sistemas bivalentes. Además de la bomba, puede instalar un colector solar, que puede proporcionar electricidad a la bomba por completo en el verano, cuando funciona para enfriar. Para el seguro de invierno, puede agregar un generador de calor que calentará el agua para el suministro de agua caliente y los radiadores de alta temperatura.

La bomba de calor aire agua transforma la energía del ambiente exterior en calor que calienta el espacio interior. Es decir, con la ayuda de este dispositivo, una vivienda o edificio puede "calentarse" con aire normal. Además, el aire no se quema en el horno, sino que simplemente cede sus calorías a una unidad compleja: una bomba de calor, que transporta esta energía a la habitación y la entrega al sistema de calefacción.

De acuerdo, tales manipulaciones con energías son similares a la magia. Pero no hay nada fantástico en las bombas de calor de este tipo. Y en este artículo consideraremos los principios de funcionamiento y el dispositivo de dicha unidad.

El esquema de funcionamiento de una bomba de calor de fuente de aire se copia de un refrigerador o aire acondicionado, a saber:

• Un portador de energía bajo en calorías (aire) hierve un refrigerante cargado en un circuito cíclico que conecta un evaporador (trampa de calor) a un condensador (emisor de calor).
• En el condensador, los vapores de refrigerante pasan a otro estado de agregación (líquido) y ceden energía al sistema de calefacción.
• Después de eso, el refrigerante líquido vuelve al evaporador, donde se convierte en vapor. Y todo vuelve a empezar.

Es decir, en el trabajo se utiliza el mismo principio de Carnot inverso, pero la parte principal de la instalación no es un evaporador que acumula calor del espacio circundante, sino un condensador que entrega las calorías acumuladas al consumidor.

Al mismo tiempo, el funcionamiento cíclico de la unidad es proporcionado por un compresor especial, que no solo bombea el refrigerante a lo largo del circuito, sino que también lo comprime, aumentando así la transferencia de calor en el condensador. Sin embargo, esta no es la única unidad de potencia de la instalación: la bomba de calor está equipada con un ventilador suficientemente potente que sopla sobre el evaporador.

Bueno, como consumidor de calor, un convector calienta el aire dentro de la habitación, o un sistema de "piso caliente" u otros radiadores con un área grande.

Pero con baterías estándar, los ventiladores térmicos no funcionan de manera muy eficiente.

Además, el convector con condensador está montado en el interior, y el evaporador con ventilador está en el exterior, en la fachada o en el interior del ramal de escape del sistema de ventilación.

Ventajas y desventajas de las bombas de calor aerotérmicas

Las críticas sobre la bomba de calor aire-agua son buenas y malas. Después de todo, este dispositivo, con todas sus innegables ventajas, no está exento de inconvenientes.

Además, las ventajas incluyen los siguientes hechos:

• En primer lugar, dicha unidad es fácil de montar. En efecto, para el circuito primario, cerrado al evaporador, no son necesarios ni movimientos de tierra ni depósitos.
• En segundo lugar, el aire come en todas partes, pero la tierra, en propiedad personal, está solo fuera de la ciudad, pero hay aún más problemas con los embalses artificiales o naturales. Por lo tanto, las bombas de calor de fuente de aire para calefacción se pueden instalar incluso en áreas urbanas sin pedir permiso a las autoridades reguladoras.
• En tercer lugar, la bomba de aire se puede combinar con el sistema de ventilación, utilizando la potencia de la unidad para aumentar la eficiencia del intercambio de aire en la habitación.

Además, dicha bomba funciona casi en silencio y es fácil de programar.

Bueno, las desventajas inevitables se pueden representar como una lista de este tipo:

• La eficiencia de la unidad depende de la temperatura ambiente. Por lo tanto, la eficiencia del dispositivo en verano es mayor que en invierno.
• La bomba de aire solo se puede encender en heladas relativamente ligeras. Además, a -7 grados centígrados, una bomba de aire doméstica ya no funcionará. Aunque las unidades industriales se encienden a -25 grados centígrados.

Además, una bomba de aire no es una planta de energía completamente autónoma. La unidad consume electricidad, transformando 1 kWh en 11-14 MJ.

Bomba de calor de fuente de aire de bricolaje: diagrama de ensamblaje

A diferencia de los sistemas geotérmicos e hidrotérmicos bastante complejos, una bomba de calor aire-agua está disponible para su fabricación incluso por su cuenta.

Además, para la fabricación de un sistema de aire, necesitamos un conjunto relativamente económico que consta de las siguientes piezas y conjuntos:

• Compresor de sistema dividido: se puede comprar en un centro de servicio o taller de reparación
• Tanque de acero inoxidable de 100 litros - se puede quitar de cualquier lavadora vieja
• Un recipiente de polímero con boca ancha: una lata común o polipropileno es adecuada.
• Tubos de cobre con un diámetro de paso de más de 1 mm. Habrá que comprarlos, pero esta es la única compra cara de todo el proyecto.
• Un conjunto de válvulas de cierre y control, que incluirá una válvula de drenaje, una válvula de grabado de aire, una válvula de seguridad.
• Sujetadores: soportes, clips para tuberías, abrazaderas y otras cosas.

Además, necesitamos el refrigerante más barato: freón y al menos la unidad de control más simple, sin la cual el uso de bombas de calor será muy difícil debido a la necesidad de sincronizar el funcionamiento del compresor con la temperatura en la superficie del evaporador. y condensador.

Montaje de la unidad

Bueno, el proceso de compilación en sí es el siguiente:

• Hacemos una bobina a partir de un tubo de cobre, cuyas dimensiones deben corresponder a la sección transversal y la altura del tanque de acero.
• Montamos la bobina en el depósito, dejando las salidas del tubo de cobre en el exterior. A continuación, sellamos el tanque y lo equipamos con un accesorio de entrada (inferior) y salida (superior). Como resultado, se obtiene el primer elemento del sistema, un condensador, con grifos prefabricados para un tubo de calefacción recto (accesorio superior) y un tubo de retorno (accesorio inferior)
• Montamos el compresor en la pared (usando el soporte). Conectamos el racor de presión del compresor con la salida superior del tubo de cobre.
• Hacemos una segunda bobina a partir de un tubo de cobre, cuyas dimensiones coinciden con la sección transversal y la altura de la lata de polímero.
• Montamos la bobina en una lata instalando un ventilador en su extremo que sopla aire sobre la bobina. Además, dos cuestiones deberían salir de la lata. Como resultado, toda esta estructura, que es el evaporador del sistema, se monta en la fachada o en el pozo de ventilación.
• Conectamos la salida inferior del tanque (condensador) con la salida inferior de la lata (evaporador) insertando un acelerador de control en esta tubería.
• Conectamos la salida superior de la lata con el tubo de succión del compresor.

Eso es básicamente todo. Usando el principio de funcionamiento de una bomba de calor de fuente de aire, el sistema está casi listo. Solo queda llenar el refrigerante en el compresor y conectar la válvula de mariposa a la unidad de control.

Calentamiento de aire con bomba de calor: cálculo de la capacidad de la instalación

La potencia de una bomba de calor depende de muchos factores, a saber: el volumen de refrigerante, el área de superficie de los serpentines en el evaporador y el condensador, el volumen esperado de transferencia de calor al sistema de calefacción, etc. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, el cálculo de la potencia se realiza en programas especiales que tienen en cuenta otros datos de entrada.

De forma simplificada, estos programas están diseñados como "calculadoras" en línea, con campos abiertos para ingresar los siguientes parámetros:

• El área de la habitación y la altura de los techos: se utilizan para calcular el volumen.
• La región donde se encuentra el edificio: con este parámetro, se determina la temperatura promedio anual del aire, lo que afecta el rendimiento del evaporador.
• El grado de aislamiento de la tarea: con este parámetro, se determina el "contenido calórico" esperado del sistema de calefacción.

En la etapa final, los dos últimos parámetros se convierten en coeficientes por los cuales se multiplica el volumen de la habitación. La cifra obtenida como resultado de tales manipulaciones se compara con valores tabulares que vinculan la potencia de la bomba con el volumen calentado.

Como resultado, resulta que calentar una casa con un área de 100 metros cuadrados, por regla general, requiere una bomba de calor de 5 kilovatios, y una vivienda de 350 metros cuadrados se puede calentar con una bomba de 28 kilovatios.

Bomba de calor de fuente de aire: los matices del mantenimiento de la unidad

La bomba de calor aire-agua no requiere ningún mantenimiento especial, con desmontaje/montaje parcial.

Para mantener el rendimiento del sistema, el propietario solo tendrá que realizar las siguientes manipulaciones:

• Limpieza periódica del ventilador y la parrilla en el evaporador de residuos obstruidos (hojas, polvo, etc.).
• Lubricación periódica del compresor, realizada según el esquema proporcionado por el fabricante.
• Cambio de aceite en unidades de potencia (compresor, ventilador).
• Verifique periódicamente la integridad de la tubería de refrigerante de cobre y el cable de alimentación que alimenta el compresor y el ventilador.

Los sistemas de calefacción domésticos económicos están reemplazando los tipos tradicionales de calefacción que utilizan gas, combustibles sólidos y electricidad. Una bomba de calor de fuente de aire es una de las soluciones alternativas más populares.

Entre las ventajas, podemos señalar el bajo costo en comparación con las instalaciones geotérmicas, la posibilidad de utilizarlo al crear nuevos sistemas de calefacción y reconstruir los antiguos. La bomba de calor tiene una demanda especial en los sistemas de "casa pasiva": locales residenciales diseñados según el principio de consumo mínimo de calor y la introducción de tecnologías de ahorro de energía.

¿Qué es una bomba de calor de aire?

La bomba de calor más simple se diseñó en 1852 y se denominó "multiplicador de calor". Lord Kelvin descubrió los principios fundamentales de funcionamiento que formaron la base de todos los equipos de calefacción modernos.

De acuerdo con las leyes de la física, el calor se transfiere de un cuerpo calentado a algo que tiene una temperatura más baja. Pero, el proceso inverso es posible, siempre que se use energía adicional para esto.

Un poco más tarde, se descubrió el principio del ciclo inverso de Carnot. La sustancia absorbe calor al evaporarse y, después de condensarse en la superficie, lo libera. Es esta ley la que subyace a los refrigeradores y acondicionadores de aire. La bomba de calor de aire de baja temperatura funciona como estos electrodomésticos, solo que en "dirección hacia atrás".

Algunos fabricantes de acondicionadores de aire utilizan este principio y ofrecen al consumidor acondicionadores de aire que pueden funcionar para calentar una habitación. Pero los sistemas de aire acondicionado tienen una baja eficiencia a temperaturas negativas, ya que el objetivo principal del equipo es enfriar, no calentar.

Bombas de calor aerotérmicas de baja temperatura para trabajos de calefacción doméstica utilizando esta ley física. ¿Cómo se lleva a cabo el calentamiento en la práctica?

• Cualquiera, incluso un cuerpo enfriado, tiene una energía potencial alta o baja. Incluso a temperaturas negativas, el aire contiene una cierta cantidad de calor. A -15°C, más caliente que a -25°C. A -5°C, hay aún más calor en el aire. El principio de funcionamiento de una bomba de calor aerotérmica le permite extraer la pequeña cantidad de energía térmica que queda en la temporada de invierno y transferirla a la habitación.
• Un serpentín del evaporador está ubicado en la unidad exterior instalada en el exterior. Freón circula dentro del circuito, un líquido que pasa libremente a un estado gaseoso y viceversa. El freón se evapora, mientras absorbe el calor que permanece incluso a bajas temperaturas.
• El gas entra al compresor. El compresor crea alta presión y condiciones para convertir el freón nuevamente en líquido.
• Bajo presión, el freón se calienta y entra al condensador. En el bloque, el gas finalmente se convierte en líquido, desprendiendo todo el calor que recibía en la unidad exterior instalada en la calle.
• El freón, en circuito cerrado, vuelve al evaporador.

Existe una dependencia de la salida de calor de una bomba de calor aire-agua de la temperatura exterior. Por este motivo, los fabricantes prevén la conexión de equipos de calefacción adicionales a la bomba de calor, que compensan la falta de energía térmica cuando la temperatura exterior desciende por debajo de -15°C. El trabajo en condiciones de frío continúa, aunque con menor eficiencia.

Hay varios tipos de bombas de calor de fuente de aire, que difieren en el principio utilizado para la calefacción de espacios.

Bombas térmicas de aire/agua

Los sistemas de suministro de calor doméstico y el suministro de agua caliente, basados ​​en bombas de calor de aire, son muy efectivos para su uso en las latitudes templadas de la Federación Rusa. El COP (relación de conversión) promedio es de 3. Resulta que por cada 1 kW gastado, se producen 3 kW de energía térmica.

El principio de funcionamiento es el mismo que en las bombas de otras modificaciones, pero con ciertas diferencias:

• El condensador se coloca dentro de la caldera de acumulación conectada al sistema de calefacción y agua caliente.
• El calor liberado durante la condensación de freón se usa para calentar indirectamente el refrigerante.
• Con la ayuda, el refrigerante calentado ingresa al sistema de ACS y calefacción.

La intensidad de calentamiento del portador de calor varía de +30°С a +60°С. A temperaturas por debajo de -15°C, se enciende el suministro de calor combinado con una bomba de calor de aire, que es indispensable en climas fríos. La falta de calor compensa cualquier caldera (electricidad, gas, leña).

Dado que la instalación de la unidad exterior se realiza en la calle, una ventaja adicional será la presencia de una función anticongelante o descongelante.

Bombas de calor para calefacción de aire

Las bombas de calor de calefacción por aire se utilizan para calentar habitaciones individuales. El principio de funcionamiento es en muchos aspectos similar al utilizado por un calentador de ventilador, solo el condensador desempeña la función de una bobina de calefacción.

El cuerpo de la unidad interior de la bomba de calor es similar a un acondicionador de aire y también puede funcionar para calentar y enfriar el aire.

Al consumidor se le ofrecen varias soluciones al problema de la calefacción:

1. Instalación de calentadores independientes separados.
2. Instalación de varias bombas de calor, unidas en una sola red.

Las bombas de calor que calientan una habitación con aire caliente tienen las siguientes ventajas:

• Máxima eficiencia- la ausencia de la necesidad de precalentamiento del refrigerante conduce a un consumo de electricidad más económico. El aire se calienta solo a una temperatura de 20-40 ° C, y esto, a su vez, proporciona un coeficiente COP más alto de 4.
• Calentamiento rápido del edificio.- el aire caliente comienza a fluir en la habitación unos segundos después del encendido.
• Versatilidad– el equipo se puede utilizar como aire acondicionado en verano. En la configuración básica, se proporciona la función de enfriar la habitación.

Cuando se alcanza una temperatura negativa, crítica para el funcionamiento, la fuente de calor de reserva se enciende automáticamente cuando se utiliza un HP de aire. Así, es posible compensar la falta de energía térmica.

¿Cuál es la diferencia entre un aire acondicionado y una bomba de calor de aire?

De hecho, el suministro de calor de locales con bombas de calor de fuente de aire en climas fríos es similar en muchos aspectos a la calefacción con acondicionadores de aire convencionales. Se utilizan bloques internos y externos de una estructura similar. Incluso en la estructura interna hay muchas similitudes. La diferencia es que los HP del aire interior son más eficientes para calentar que para enfriar, mientras que los acondicionadores de aire hacen lo contrario.

Puede sentir la diferencia comparando algunas de las características del equipo. El aire acondicionado deja de funcionar para calentar ya a una temperatura de unos -5 °C. El modo de funcionamiento de las bombas de calor es de -25°С a +45°С.

Dado que existe una tendencia hacia la mejora de las bombas de calor de aire para casas "pasivas", los modelos de equipos capaces de mantener el rendimiento cuando la temperatura desciende a -32 ° C pronto estarán disponibles para una amplia gama de consumidores.

La diferencia entre una bomba de calor de aire y un aire acondicionado radica en diferentes características técnicas, aunque existen muchas similitudes entre ellos.

Cómo elegir una bomba de calor de aire

La elección del aire HP no es tan difícil como podría parecer a primera vista. Al elegir un modelo adecuado, debe centrarse en los siguientes parámetros:

1. tipo de calentamiento
2. Área calentada.
3. Fabricante.

Además, determine qué tipo de caldera se utilizará como fuente de calor de respaldo. Como muestra la práctica, el calentamiento de aire con la conexión de una caldera eléctrica sigue siendo el más popular, lo que le permite prescindir completamente del gas.

Qué marca elegir una bomba de calor tipo aire

Si analizamos las revisiones de las bombas de calor de fuente de aire, es bastante fácil identificar a los fabricantes de equipos que tienen la mayor demanda entre los consumidores domésticos:

• Stiebel Eltron es una empresa alemana que inició su andadura con la invención de la caldera. Con el tiempo, la gama de productos se ha ido ampliando constantemente. Hoy, Stiebel Eltron es líder en la producción de equipos de calefacción y calentamiento de agua. La empresa ofrece dos tipos de bombas de calor: geotérmica y de aire, que trabajan para calentar el refrigerante y el aire.
• es otro fabricante alemán con más de 30 años de experiencia en la producción de bombas de aire. Las estaciones de Viessmann conectadas al circuito de calentamiento de agua merecen el mayor elogio. Como ventajas, la presencia de sensores de control dependientes del clima y muchas funciones adicionales disponibles en la configuración básica.
• Mitsubishi es una corporación japonesa que fue pionera en la tecnología Zubadan. La solución permitió aumentar el COP (que es el más alto entre equipos similares) y ampliar el alcance de las aplicaciones. Mitsubishi fue uno de los primeros en ofrecer al consumidor acondicionadores de aire que funcionan con bombas de calor de fuente de aire y calefacción. Constantemente se introducen nuevas tecnologías para aumentar el alcance de los productos.
• – la empresa ha desarrollado toda una serie de equipos económicos geoTHERM. La gama incluye equipos que extraen el calor de la tierra, el agua, el aire y la luz solar. Los productos de Vaillant están adaptados al máximo para su uso en la Federación Rusa.

El costo de aire HP con instalación

Las más caras son las bombas de calor que calientan la habitación con un refrigerante. El equipo costará aproximadamente 80 mil rublos. (capacidad 4,5 kW), hasta 800 mil rublos. (18,5 kilovatios). Las bombas de calor de calefacción de aire costarán desde 50 mil rublos. (por 4 kW) hasta 120 mil rublos. (a 8kW).

El costo de instalar una bomba de calor de aire se calcula individualmente, según los parámetros técnicos de la habitación y otros factores.

La vida útil del equipo es de al menos 20 años. El equipo instalado se amortiza después de 3-5 temporadas de calefacción, según la intensidad de funcionamiento.

Pros y contras de usar bombas de calor de fuente de aire

Literalmente, hace 5 años, el consumidor doméstico prácticamente no tenía experiencia en calentar edificios en invierno utilizando bombas de calor de fuente de aire. Tuve que contentarme con declaraciones y comentarios extremadamente positivos publicados en los sitios web de varios fabricantes de equipos, que no daban una idea clara de las capacidades del equipo. Desde entonces, apareció una cierta experiencia de uso que permitió identificar no solo las ventajas, sino también las desventajas de los HP de aire.

Ventajas

• Las ventajas de operar bombas de calor aire-agua: la principal ventaja es la total independencia de la calefacción de gas. En algunas regiones de la Federación Rusa, solo llevar la tubería a la casa es más costoso que comprar e instalar una bomba de calor. No se requieren permisos de puesta en marcha.
• Los sistemas están diseñados para su instalación en una casa pasiva. Por lo tanto, fueron diseñados originalmente para la calefacción económica de la casa y el calentamiento de agua caliente. Por 1 kW de electricidad consumida, la generación de calor es de 3-5 kW. Un simple cálculo de costos al usar una bomba de calor mostrará que dentro de 3 a 5 años se logra la recuperación total del equipo.
• El funcionamiento de la bomba no afecta negativamente a la salud humana. Para garantizar las condiciones higiénicas, en los sistemas que utilizan el principio de calefacción por aire, basta con limpiar los filtros de vez en cuando.

desventajas

• El alto costo del equipo: un sistema con suficiente potencia para calentar un edificio residencial costará entre 800 y 1200 mil rublos, que es una cantidad inasequible para la mayoría de los compradores.
• Dependencia de la temperatura ambiente. Las características de la calefacción autónoma de una casa con una bomba de calor de fuente de aire están directamente relacionadas con la cantidad total de energía térmica recibida. Cuanto más baja es la temperatura exterior, peor funciona la bomba. A partir de -15°C, deberá conectar una fuente de calor de respaldo.
  Si tenemos en cuenta que en la mayoría de los territorios de la Federación Rusa el régimen de temperatura promedio es más alto, entonces queda clara la conveniencia de esta instalación. Las zonas climáticas óptimas para el uso de bombas de calor aerotérmicas son partes de Rusia con un clima templado y una temperatura media en invierno de al menos -15 °C.

Si comparamos la HP de aire y la calefacción de gas, sobre todo teniendo en cuenta que los últimos modelos de equipos de bombeo son capaces de mantener el rendimiento a -32 °C, la ventaja de los primeros se hace evidente. Las bombas de calor son económicas, no requieren permiso de funcionamiento, se instalan en 1 día y tienen una eficiencia superior a los equipos de gas.

Recientemente, los fabricantes han reducido un poco el costo de las instalaciones térmicas, lo que permitió que incluso más compradores apreciaran la dignidad de las estaciones. Si la tendencia continúa, podemos esperar una mayor demanda de bombas de calor.

El equipo de calefacción, para el que se utilizan tipos de portadores de energía bastante caros, como gas, electricidad, combustibles sólidos y líquidos, ha recibido una alternativa digna hace relativamente poco tiempo: una bomba de calor de agua a agua. Para el funcionamiento de dicho equipo, que recién comienza a ganar popularidad en Rusia, se necesitan fuentes de energía inagotables, caracterizadas por un bajo potencial. Al mismo tiempo, la energía térmica se puede extraer de casi cualquier fuente de agua, que se puede utilizar como depósitos naturales y artificiales, pozos, pozos, etc. Si el cálculo y la instalación de dicha unidad de bombeo se realizan correctamente, entonces es capaz para proporcionar calefacción a edificios residenciales e industriales durante todo el invierno.

Elementos estructurales y principio de funcionamiento.

Para las bombas de calor consideradas para calentar una casa, el principio de operación se asemeja al principio de operación del equipo de refrigeración, solo que viceversa. Si la unidad de refrigeración saca parte del calor de su cámara interna hacia el exterior, bajando así la temperatura en ella, entonces el trabajo de la bomba de calor es enfriar el ambiente y calentar el refrigerante que se mueve por las tuberías del sistema de calefacción. Las bombas de calor aire-agua y tierra-agua funcionan con el mismo principio, que también utilizan energía de fuentes de baja calidad para calentar locales residenciales e industriales.

El esquema de diseño de la bomba de calor agua-agua, que es la más productiva entre los dispositivos que utilizan fuentes de energía con bajo potencial, sugiere la presencia de elementos tales como:

• un circuito externo a lo largo del cual se bombea agua desde una fuente de agua;
• circuito interno, a través de la línea de tubería de la cual se mueve el refrigerante;
• un evaporador en el que el refrigerante se convierte en gas;
• un condensador en el que el refrigerante gaseoso vuelve a ser líquido;
• un compresor diseñado para aumentar la presión del refrigerante gaseoso antes de que ingrese al condensador.

Así, no hay nada complicado en el dispositivo de una bomba de calor agua-agua. Si hay un depósito natural o artificial cerca de la casa, es mejor usar una bomba de calor de agua a agua para calentar el edificio, cuyo principio de funcionamiento y características de diseño son las siguientes.

1. El circuito, que es un intercambiador de calor primario por el que circula el anticongelante, se encuentra en el fondo del depósito. En este caso, la profundidad a la que se realiza la instalación del intercambiador de calor primario debe estar por debajo del nivel de congelación del depósito. El anticongelante, que pasa por el circuito primario, se calienta a una temperatura de 6-8 ° y luego se alimenta al intercambiador de calor, emitiendo calor a sus paredes. La función del anticongelante que circula en el circuito primario es transferir la energía térmica del agua al refrigerante (freón).
2. En el caso de que el esquema de funcionamiento de la bomba de calor prevea la captación y transferencia de energía térmica del agua bombeada desde un pozo subterráneo, no se utiliza el circuito antihielo. El agua del pozo pasa a través de una tubería especial a través de la cámara del intercambiador de calor, donde cede su energía térmica al refrigerante.
3. El intercambiador de calor de las bombas de calor es el elemento más importante de su diseño. Este es un dispositivo que consta de dos módulos: un evaporador y un condensador. En el evaporador, el freón, suministrado a través del tubo capilar, comienza a expandirse y se convierte en gas. Al entrar en contacto el freón gaseoso con las paredes del intercambiador de calor, se transfiere energía térmica de bajo potencial al refrigerante. El freón cargado con tal energía se alimenta al compresor.
4. El gas freón se comprime en el compresor, como resultado de lo cual aumenta la temperatura del refrigerante. Después de la compresión en la cámara del compresor, el freón ingresa a otro módulo del intercambiador de calor: el condensador.
5. En el condensador, el freón gaseoso se convierte nuevamente en líquido, y la energía térmica acumulada por él se transfiere a las paredes del recipiente en el que se encuentra el refrigerante. Al ingresar a la cámara del segundo módulo del intercambiador de calor, el freón, que se encuentra en estado gaseoso, se condensa en las paredes del tanque de almacenamiento, les imparte energía térmica, que luego se transfiere al agua en dicha cámara. Si a la salida del evaporador el freón tiene una temperatura de 6 a 8 grados centígrados, entonces en la entrada al condensador de una bomba de calor de agua a agua, debido al principio de funcionamiento anterior de dicho dispositivo, su valor alcanza los 40-70 grados centígrados.

Así, el principio de funcionamiento de una bomba de calor se basa en que el refrigerante, al pasar a estado gaseoso, toma energía térmica del agua, y al pasar a estado líquido en el condensador, libera la energía acumulada para el medio líquido - el portador de calor del sistema de calefacción.

Las bombas de calor aire-agua y tierra-agua funcionan exactamente según el mismo principio, la diferencia está solo en el tipo de fuente que se utiliza para producir energía térmica de bajo potencial. En otras palabras, la bomba de calor tiene un principio de funcionamiento, que no varía según el tipo o modelo del dispositivo.

La eficiencia con la que la bomba de calor calienta el refrigerante del sistema de calefacción está determinada en gran medida por las fluctuaciones en la temperatura del agua, una fuente de energía de bajo potencial. Dichos dispositivos demuestran una alta eficiencia cuando trabajan con agua de pozos, donde la temperatura del medio líquido durante el año está en el rango de 7 a 12 grados centígrados.

La bomba agua-agua es una de las bombas de calor geotérmicas

El principio de funcionamiento de una bomba de calor agua-agua, que garantiza la alta eficiencia de este equipo, permite utilizar dichos dispositivos para equipar sistemas de calefacción para edificios residenciales e industriales no solo en regiones con inviernos cálidos, sino también en regiones del norte.

Para que la bomba de calor, cuyo esquema de operación se describe anteriormente, demuestre una alta eficiencia, debe saber cómo elegir el equipo adecuado. Es muy deseable que la elección de una bomba de calor agua-agua (así como "aire - agua" y "tierra - agua") se realice con la participación de un especialista calificado y experimentado.

Al elegir una bomba de calor para calentar agua, se tienen en cuenta los siguientes parámetros de dicho equipo:

• productividad, de la que depende el área del edificio, cuyo calentamiento puede proporcionar la bomba;
• marca bajo la cual se fabrica el equipo (este parámetro debe tenerse en cuenta porque las empresas serias cuyos productos ya son apreciados por muchos consumidores prestan mucha atención tanto a la confiabilidad como a la funcionalidad de los modelos producidos);
• el coste tanto de los equipos más seleccionados como de su instalación.

Al elegir bombas de calor agua-agua, aire-agua, agua subterránea, se recomienda prestar atención a la presencia de opciones adicionales para dicho equipo. Esto incluye, en particular, la posibilidad de:

• controlar el funcionamiento del equipo en modo automático (las bombas de calor que funcionan en este modo debido a un controlador especial permiten crear condiciones de vida confortables en el edificio al que sirven; se pueden cambiar los parámetros de funcionamiento y otras acciones para controlar las bombas de calor que están equipadas con un controlador) usando un dispositivo móvil o un control remoto);
• uso de equipos para calentar agua en el sistema de ACS (preste atención a esta opción porque no está disponible en algunos modelos (especialmente más antiguos) de bombas de calor, cuyo colector está instalado en cuerpos de agua abiertos).

Cálculo de potencia de equipos: reglas de ejecución

Antes de continuar con la selección de un modelo específico de bomba de calor, es necesario desarrollar un proyecto para el sistema de calefacción al que servirá dicho equipo, así como calcular su potencia. Dichos cálculos son necesarios para determinar la necesidad real de energía térmica de un edificio con ciertos parámetros. Al mismo tiempo, se deben tener en cuenta las pérdidas de calor en dicho edificio, así como la presencia de un circuito de ACS en él.

Para una bomba de calor agua-agua, el cálculo de la potencia se realiza según el siguiente método.

• Primero, se determina el área total del edificio, para cuya calefacción se utilizará la bomba de calor comprada.
• Habiendo determinado el área del edificio, es posible calcular la potencia de la bomba de calor capaz de proporcionar calefacción. Al realizar dicho cálculo, cumpla con la regla: por 10 metros cuadrados. m de área de construcción requiere 0,7 kilovatios de potencia de bomba de calor.
• Si la bomba de calor también se utilizará para garantizar el funcionamiento del sistema de ACS, se agrega un 15-20% al valor obtenido de su potencia.

El cálculo de la potencia de la bomba de calor realizado según el método descrito anteriormente es relevante para edificios en los que la altura del techo no supera los 2,7 metros. Los empleados de organizaciones especializadas realizan cálculos más precisos que tienen en cuenta todas las características de los edificios que se calentarán mediante una bomba de calor.

Para una bomba de calor aire-agua, el cálculo de la potencia se realiza de acuerdo con un método similar, pero teniendo en cuenta algunos matices.

Cómo hacer una bomba de calor usted mismo

Habiendo entendido bien cómo funciona una bomba de calor de agua a agua, puede hacer un dispositivo de este tipo con sus propias manos. De hecho, una bomba de calor casera es un conjunto de dispositivos técnicos listos para usar, correctamente seleccionados y conectados en una secuencia determinada. Para que una bomba de calor de bricolaje demuestre una alta eficiencia y no cause problemas durante el funcionamiento, es necesario realizar un cálculo preliminar de sus parámetros principales. Para hacer esto, puede usar los programas apropiados y las calculadoras en línea en los sitios web de los fabricantes de dichos equipos o contactar a especialistas especializados.

Entonces, para hacer una bomba de calor con sus propias manos, debe seleccionar los elementos de su equipo de acuerdo con los parámetros precalculados y realizar su instalación correcta.

Compresor

El compresor para una bomba de calor casera se puede tomar de un refrigerador viejo o de un sistema dividido, prestando atención a la potencia de dicho dispositivo. La ventaja de utilizar compresores de sistemas divididos es el bajo nivel de ruido generado durante su funcionamiento.

Condensador

Como condensador para una bomba de calor casera, puede usar una bobina desmontada de un refrigerador viejo. Algunos lo hacen por su cuenta, usando un tubo de plomería o de refrigeración especial. Como recipiente en el que colocar el serpentín del condensador, puede tomar un tanque de acero inoxidable con un volumen de aproximadamente 120 litros. Para colocar una bobina en dicho tanque, primero se corta en dos mitades y luego, cuando se instala la bobina, se suelda.

Es muy importante calcular su área antes de elegir o autofabricar una bobina. Esto requiere la siguiente fórmula:

P3 \u003d MT / 0.8PT

Los parámetros utilizados en esta fórmula son:

• МТ es la potencia del calor generado por la bomba de calor (kW);
• PT es la diferencia entre las temperaturas a la entrada y salida de la bomba de calor.

Para evitar que se formen burbujas de aire en el condensador de la bomba de calor del refrigerador, la entrada al serpentín debe ubicarse en la parte superior del tanque y la salida debe estar en la parte inferior.

Evaporador

Como recipiente para el evaporador, puede utilizar un barril de plástico simple con una capacidad de 127 litros con una boca ancha. Para crear una bobina, cuyo área se determina de la misma manera que para un condensador, también se usa un tubo de cobre. En las bombas de calor caseras, por regla general, se utilizan evaporadores de inmersión, en los que el freón licuado ingresa desde abajo y se convierte en gas en la parte superior de la bobina.

Con mucho cuidado, usando soldadura, cuando haga la bomba de calor usted mismo, debe instalar el termostato, ya que este elemento no se puede calentar a una temperatura superior a 100 grados centígrados.

Para suministrar agua a los elementos de una bomba de calor de fabricación propia, así como para drenarla, se utilizan tuberías de alcantarillado ordinarias.

Las bombas de calor de agua a agua, en comparación con los dispositivos de aire a agua y de tierra a agua, tienen un diseño más simple, pero más eficientes, por lo que este tipo de equipo se fabrica con mayor frecuencia de forma independiente.

Montaje de una bomba de calor casera y puesta en funcionamiento

Para montar y poner en marcha una bomba de calor casera, necesitará los siguientes consumibles y equipos:

1. maquina de soldar;
2. bomba de vacío (para verificar el vacío de todo el sistema);
3. un cilindro con freón, que se llena a través de una válvula especial (la válvula debe instalarse en el sistema con anticipación);
4. sensores de temperatura que se instalan en los tubos capilares a la salida de todo el sistema ya la salida del evaporador;
5. relé de arranque, fusible, carril DIN y cuadro eléctrico.

Todas las conexiones soldadas y roscadas durante el montaje deben realizarse con la más alta calidad para garantizar la estanqueidad absoluta del sistema a través del cual se moverá el freón.

En el caso de que el agua en un depósito abierto actúe como fuente de energía de bajo potencial, también es necesario hacer un colector, cuya presencia implica el principio de funcionamiento de las bombas de calor de este tipo. Si se supone que debe usar agua de una fuente subterránea, es necesario perforar dos pozos, en uno de los cuales se descargará el agua después de que haya pasado por todo el sistema.

1 , calificación promedio: 5,00 de 5)

Una bomba de calor es una unidad de compresión de vapor que transfiere calor de fuentes de calor frías de bajo grado a fuentes calientes de alto grado. El calor se transfiere debido a la condensación y evaporación del refrigerante, que se usa con mayor frecuencia como freón, que circula en un circuito cerrado. La electricidad con la que funciona la bomba de calor sólo se utiliza para esta circulación forzada.

El principio de funcionamiento de una bomba de calor se basa en el llamado ciclo de Carnot, que usted conoce bien por el funcionamiento de las plantas de refrigeración. De hecho, el frigorífico doméstico de tu cocina también es una bomba de calor. Cuando pones comida en él, incluso si está frío, pero cuya temperatura aún es más alta que la temperatura en la cámara del refrigerador, de acuerdo con la ley de conservación de la energía, el calor que liberan no se va a ninguna parte. Como la temperatura interior no debe subir, el calor se expulsa al exterior a través de la rejilla del radiador, calentando el aire de la cocina. Cuanta más comida ponga en el refrigerador al mismo tiempo, mayor será la transferencia de calor.

La versión más simple de una bomba de calor sería un refrigerador abierto colocado afuera con un radiador en la habitación. Pero deje que el refrigerador cumpla con sus funciones directas, porque ya existen dispositivos especiales: bombas de calor, que tienen una eficiencia mucho mayor. El principio de su funcionamiento es bastante simple.

Cómo funciona una bomba de calor

Cualquier bomba de calor consta de un evaporador, un condensador, un expansor que reduce la presión y un compresor que aumenta la presión. Todos estos dispositivos están conectados en un circuito cerrado por una tubería. El refrigerante, un gas inerte con un punto de ebullición muy bajo, circula por las tuberías, por lo que en una parte del circuito, frío, es líquido, y en la segunda, caliente, pasa a estado gaseoso. El punto de ebullición, como se sabe por la física, puede variar según la presión, aquí en este sistema hay un expansor y un compresor.

Supongamos que en el exterior el refrigerante circula a través de tuberías tendidas en el suelo, ya que tiene una temperatura baja, luego, al pasar por ellas, se calienta, incluso cuando la temperatura exterior es de solo unos 4-5 ° C. Al ingresar al evaporador, que realiza la función de un intercambiador de calor, el refrigerante cede el calor recibido al circuito interno del sistema, que está lleno de refrigerante. Incluso este calor es suficiente para que el refrigerante cambie de estado líquido a gaseoso.

Avanzando más, el gas se mueve hacia el compresor, donde se comprime bajo la acción de alta presión y su temperatura aumenta. Al calentarse, el gas ingresa al condensador, que también es un intercambiador de calor. En él, el calor se transfiere del gas caliente al refrigerante de la tubería de retorno incluida en el sistema de calefacción de la casa. Habiendo emitido calor, el gas se enfría y nuevamente se convierte en estado líquido, mientras que el refrigerante calentado ingresa al suministro de agua caliente y al sistema de calefacción. Al pasar a través de la válvula de expansión del expansor, el gas licuado ingresa nuevamente al evaporador; el ciclo se cierra.

En la estación fría, las bombas de calor funcionan para calentar la casa y, en el calor, para enfriarla. En este caso, el principio de funcionamiento es el mismo, solo que en verano el calor ingresa al refrigerante desde el interior y no desde el exterior.

Características de diseño de las bombas de calor.

Actualmente, se utilizan bombas de calor de varios diseños. Entonces, una bomba de ciclo abierto se usa cuando la casa está ubicada al lado de un reservorio. En este caso, el refrigerante, el agua, ingresa al circuito abierto, pasa por todo el ciclo y, al enfriarse, se fusiona nuevamente en el depósito.

Las bombas geotérmicas de tipo cerrado bombean el refrigerante, aire o agua, a través de tuberías colocadas profundamente en el suelo y colocadas a lo largo del fondo del depósito. El ciclo cerrado es ambientalmente más seguro. El tipo cerrado incluye bombas con intercambiador de calor vertical y horizontal, que se utilizan cuando no hay cuerpos de agua cerca. Las bombas de calor verticales se utilizan cuando la superficie de terreno en la que se ubica la vivienda es pequeña. A veces, las bombas verticales se instalan en pozos perforados en las cercanías.

El alcance del trabajo para la instalación de una bomba de calor incluye trabajos eléctricos internos, tendido de tuberías externas y conductos de aire internos.

Beneficios de usar bombas de calor

El beneficio económico de usar bombas de calor es obvio: su funcionamiento es bastante económico, ya que se gasta un poco más de electricidad que cuando funciona un refrigerador. El precio del equipo también es bajo, así como el costo de instalación e instalación. El uso de una bomba de calor le permite deshacerse de las preocupaciones sobre la compra y el almacenamiento de recursos de combustible, la instalación y el funcionamiento de equipos de calefacción, en su casa se liberan habitaciones adicionales, en las que anteriormente se ubicaba la sala de calderas.