Bomba de calor ar-ar: princípio de funcionamento, projeto, seleção e cálculos. Bombas de calor a ar: descrição, princípio de funcionamento. Bomba de ar de calor faça você mesmo para casa (avaliações) Descrição das bombas de calor a ar princípio de funcionamento

24.04.2020

Princípio de funcionamento de uma bomba de calor

Vejamos mais de perto o princípio de funcionamento de uma bomba de calor. Lembre-se de como funciona uma geladeira. O calor dos produtos nele colocados é bombeado e lançado no radiador localizado na parede posterior. Você pode verificar isso facilmente tocando nele. O princípio dos aparelhos de ar condicionado domésticos é aproximadamente o mesmo: eles bombeiam o calor do ambiente e o jogam em um radiador localizado na parede externa do prédio.

O funcionamento de bomba de calor, refrigerador e ar condicionado é baseado no ciclo de Carnot.

O refrigerante, movendo-se ao longo de uma fonte de calor de baixa temperatura, por exemplo, o solo, aquece vários graus.
Em seguida, ele entra em um trocador de calor chamado evaporador. No evaporador, o refrigerante libera o calor acumulado para o refrigerante. Refrigeranteé um líquido especial que se transforma em vapor em baixas temperaturas.
Assumindo a temperatura do refrigerante, o refrigerante aquecido se transforma em vapor e entra no compressor. O compressor comprime o refrigerante, ou seja, um aumento na sua pressão, devido ao qual a sua temperatura também aumenta.
O refrigerante quente e comprimido entra em outro trocador de calor denominado condensador. Aqui o refrigerante transfere o seu calor para outro refrigerante, que é fornecido no sistema de aquecimento da casa (água, anticongelante, ar). Isso esfria o refrigerante e o transforma novamente em líquido.
Em seguida, o refrigerante entra no evaporador, onde é aquecido por uma nova porção do refrigerante aquecido, e o ciclo se repete.

A bomba de calor necessita de eletricidade para funcionar. Mas ainda é muito mais lucrativo do que usar apenas um aquecedor elétrico. Já uma caldeira elétrica ou aquecedor elétrico gasta exatamente a mesma quantidade de eletricidade que produz calor. Por exemplo, se um aquecedor tiver uma potência nominal de 2 kW, então ele gasta 2 kW por hora e produz 2 kW de calor. Uma bomba de calor produz 3 a 7 vezes mais calor do que consome eletricidade. Por exemplo, 5,5 kW/hora são usados para operar o compressor e a bomba, e o calor produzido é de 17 kW/hora. É esta elevada eficiência a principal vantagem de uma bomba de calor.

Vantagens e desvantagens do sistema de aquecimento com bomba de calor

Existem muitas lendas e equívocos em torno das bombas de calor, apesar de não serem uma invenção tão inovadora ou de alta tecnologia. Todos os estados “quentes” dos EUA, quase toda a Europa e Japão, onde a tecnologia foi desenvolvida quase à perfeição durante muito tempo, são aquecidos com a ajuda de bombas de calor. A propósito, você não deve pensar que tal equipamento é uma tecnologia puramente estrangeira e chegou até nós recentemente. Afinal, na URSS, essas unidades eram usadas em instalações experimentais. Um exemplo disso é o sanatório Druzhba, na cidade de Yalta. Além da arquitetura futurista, que lembra uma “cabana com coxas de frango”, este sanatório também é famoso pelo fato de desde a década de 80 do século XX utilizar bombas de calor industriais para aquecimento. A fonte de calor é o mar próximo, e a própria estação elevatória não só aquece todas as dependências do sanatório, mas também fornece água quente, aquece a água da piscina e a resfria na estação quente. Portanto, vamos tentar dissipar os mitos e determinar se faz sentido aquecer a sua casa desta forma.

Vantagens dos sistemas de aquecimento com bomba de calor:

Economia de energia. Em ligação com o aumento dos preços do gás e do gasóleo, esta é uma vantagem muito relevante. Na coluna “despesas mensais” aparecerá apenas a eletricidade, que, como já escrevemos, requer muito menos do que o calor efetivamente produzido. Ao adquirir uma unidade, você precisa prestar atenção a um parâmetro como o coeficiente de transformação de calor “ϕ” (também pode ser chamado de coeficiente de conversão de calor, coeficiente de transformação de potência ou temperatura). Ele mostra a relação entre a quantidade de calor produzido e a energia gasta. Por exemplo, se ϕ=4, então com um consumo de 1 kW/hora receberemos 4 kW/hora de energia térmica.
Economia de manutenção. A bomba de calor não necessita de nenhum tratamento especial. Seus custos de manutenção são mínimos.
Pode ser instalado em qualquer local. As fontes de calor de baixa temperatura para o funcionamento de uma bomba de calor podem ser o solo, a água ou o ar. Onde quer que você construa uma casa, mesmo em uma área rochosa, sempre haverá a oportunidade de encontrar “comida” para a unidade. Em áreas remotas da rede de gás, este é um dos sistemas de aquecimento mais ideais. E mesmo em regiões sem linha de energia, pode-se instalar um motor a gasolina ou diesel para garantir o funcionamento do compressor.
Não há necessidade de monitorar a operação da bomba, adicione combustível, como é o caso de uma caldeira a combustível sólido ou diesel. Todo o sistema de aquecimento com bomba de calor é automatizado.
Você pode ir embora por muito tempo e não tenha medo de que o sistema congele. Ao mesmo tempo, pode poupar dinheiro instalando a bomba para garantir uma temperatura de +10 °C na sala de estar.
Seguro para o meio ambiente. Para efeito de comparação, ao usar caldeiras tradicionais que queimam combustível, vários óxidos CO, CO2, NOx, SO2, PbO2 são sempre formados, como resultado, ácidos fosfórico, nitroso, sulfúrico e compostos benzóicos se depositam no solo ao redor da casa. Quando a bomba de calor funciona, nada é emitido. E os refrigerantes utilizados no sistema são absolutamente seguros.
Também pode ser notado aqui conservação dos recursos naturais insubstituíveis do planeta.
Segurança para pessoas e bens. Nada numa bomba de calor aquece o suficiente para causar sobreaquecimento ou explosão. Além disso, simplesmente não há nada para explodir nele. Portanto, pode ser classificada como uma unidade totalmente à prova de fogo.
As bombas de calor funcionam com sucesso mesmo a uma temperatura ambiente de -15 °C. Portanto, se alguém pensa que tal sistema só pode aquecer uma casa em regiões com invernos quentes de até +5 °C, está enganado.
Reversibilidade da bomba de calor. Uma vantagem inegável é a versatilidade da instalação, com a qual pode aquecer no inverno e refrescar no verão. Nos dias quentes, a bomba de calor retira o calor da divisão e envia-o para o solo para armazenamento, de onde será retirado no inverno. Tenha em atenção que nem todas as bombas de calor têm capacidade inversa, mas apenas alguns modelos.
Durabilidade. Com os devidos cuidados, as bombas de calor num sistema de aquecimento podem durar de 25 a 50 anos sem grandes reparações, e apenas uma vez a cada 15 a 20 anos o compressor precisará de ser substituído.

Desvantagens dos sistemas de aquecimento com bomba de calor:

Grande investimento inicial. Além de os preços das bombas de calor para aquecimento serem bastante elevados (de 3.000 a 10.000 USD), também não será necessário gastar menos na instalação de um sistema geotérmico do que na própria bomba. Uma exceção é a bomba de calor aerotérmica, que não requer trabalho adicional. A bomba de calor não se pagará em breve (dentro de 5 a 10 anos). Assim, a resposta à questão de usar ou não uma bomba de calor para aquecimento depende antes das preferências do proprietário, da sua capacidade financeira e das condições de construção. Por exemplo, numa região onde o abastecimento de uma rede de gás e a ligação à mesma custam o mesmo que uma bomba de calor, faz sentido dar preferência a esta última.

Em regiões onde as temperaturas no inverno caem abaixo de -15 °C, fonte de calor adicional deve ser usada. É chamado sistema de aquecimento bivalente, em que a bomba de calor fornece calor enquanto a rua está abaixo de -20 ° C, e quando não aguenta, por exemplo, é ligado um aquecedor eléctrico ou uma caldeira a gás, ou um gerador de calor.

É mais aconselhável usar uma bomba de calor em sistemas com refrigerante de baixa temperatura, como sistema "piso quente"(+35°C) e unidades de fan coil(+35 - +45 °C). Unidades ventilo-convectoras Eles são um convetor de ventilador no qual o calor/frio é transferido da água para o ar. Para instalar tal sistema numa casa antiga, será necessária uma remodelação e reconstrução completas, o que implicará custos adicionais. Isto não é uma desvantagem na construção de uma nova casa.
Respeito ao meio ambiente das bombas de calor, retirando calor da água e do solo, um tanto relativo. O fato é que durante a operação o espaço ao redor dos tubos de refrigeração esfria e isso atrapalha o ecossistema estabelecido. Afinal, mesmo nas profundezas do solo vivem microrganismos anaeróbios, garantindo a atividade vital de sistemas mais complexos. Por outro lado, em comparação com a produção de gás ou petróleo, os danos causados por uma bomba de calor são mínimos.

Fontes de calor para operação da bomba de calor

As bombas de calor retiram calor das fontes naturais que acumulam radiação solar durante o período quente. As bombas de calor variam dependendo da fonte de calor.

Preparação

O solo é a fonte mais estável de calor que se acumula ao longo da estação. A uma profundidade de 5 - 7 m, a temperatura do solo é quase sempre constante e igual a aproximadamente +5 - +8 °C, e a uma profundidade de 10 m é sempre constante +10 °C. Existem duas maneiras de coletar calor do solo.

Coletor de solo horizontalÉ um tubo colocado horizontalmente através do qual circula o refrigerante. A profundidade do coletor horizontal é calculada individualmente dependendo das condições, às vezes é 1,5 - 1,7 m - a profundidade de congelamento do solo, às vezes menor - 2 - 3 m para garantir maior estabilidade de temperatura e menor diferença, e às vezes apenas 1 - 1,2 m - aqui o solo começa a aquecer mais rápido na primavera. Há casos em que é instalado um coletor horizontal de duas camadas.

Os tubos coletores horizontais podem ter diâmetros diferentes: 25 mm, 32 mm e 40 mm. A forma de seu layout também pode ser diferente - cobra, laço, zigue-zague, várias espirais. A distância entre os tubos na cobra deve ser de pelo menos 0,6 m, e geralmente é de 0,8 a 1 m.

Remoção de calor específica por metro linear de tubo depende da estrutura do solo:

Areia seca – 10 W/m;
Argila seca – 20 W/m;
A argila é mais úmida – 25 W/m;
Argila com alto teor de água - 35 W/m.

Para aquecer uma casa com área de 100 m2, desde que o solo seja argiloso úmido, serão necessários 400 m2 de área de terreno para o coletor. Isso é bastante - 4 a 5 acres. E tendo em conta que neste local não devem existir edifícios e apenas são permitidos relvados e canteiros com flores anuais, nem todos podem equipar um colector horizontal.

Um líquido especial flui pelos tubos coletores, também é chamado "salmoura" ou anticongelante, por exemplo, uma solução a 30% de etilenoglicol ou propilenoglicol. A “salmoura” recolhe o calor do solo e é enviado para a bomba de calor, onde o transfere para o refrigerante. A “salmoura” resfriada flui novamente para o coletor de solo.

Sonda de solo verticalé um sistema de tubos enterrados a 50 - 150 m. Pode ser apenas um tubo em forma de U, rebaixado a uma profundidade maior de 80 - 100 m e preenchido com argamassa de concreto. Ou talvez um sistema de tubos em forma de U baixado 20 m para coletar energia de uma área maior. A realização de trabalhos de perfuração a uma profundidade de 100 - 150 m não só é cara, mas também requer a obtenção de uma licença especial, razão pela qual muitas vezes recorrem à astúcia e equipam várias sondas de pouca profundidade. A distância entre essas sondas é de 5 a 7 m.

Remoção de calor específica de um coletor vertical também depende da rocha:

Rochas sedimentares secas - 20 W/m;
Rochas sedimentares saturadas de água e solo rochoso – 50 W/m;
Solo rochoso com alto coeficiente de condutividade térmica - 70 W/m;
Água subterrânea (água subterrânea) - 80 W/m.

A área necessária para um coletor vertical é muito pequena, mas o custo de sua instalação é superior ao de um coletor horizontal. A vantagem de um coletor vertical é também uma temperatura mais estável e maior remoção de calor.

Água

A água pode ser usada como fonte de calor de diferentes maneiras.

Coletor no fundo de um reservatório aberto e sem congelamento- rios, lagos, mares - representa canos com “salmoura”, submersos com a ajuda de um peso. Devido à alta temperatura do refrigerante, este método é o mais rentável e econômico. Somente quem tem o reservatório a não mais de 50 m pode instalar coletor de água, caso contrário perde-se a eficiência da instalação. Como você entende, nem todos têm essas condições. Mas não utilizar bombas de calor para os residentes costeiros é simplesmente míope e estúpido.

Coletor em ralos de esgoto ou as águas residuais de instalações técnicas podem ser utilizadas para aquecimento de casas e até de edifícios altos e empreendimentos industriais na cidade, bem como para a preparação de água quente. O que está sendo feito com sucesso em algumas cidades da nossa Pátria.

Poço ou água subterrânea usado com menos frequência do que outros coletores. Tal sistema envolve a construção de dois poços, de um é retirada a água, que transfere seu calor para o refrigerante da bomba de calor, e a água resfriada é descarregada no segundo. Em vez de um poço, pode haver um poço de filtração. Em qualquer caso, o poço de descarga deve estar localizado a uma distância de 15 a 20 m do primeiro, e ainda a jusante (as águas subterrâneas também têm fluxo próprio). Este sistema é bastante difícil de operar, pois a qualidade da água que entra deve ser monitorada - filtrada e protegida da corrosão e contaminação das peças da bomba de calor (evaporador).

Ar

O projeto mais simples é sistema de aquecimento com bomba de calor de fonte de ar. Nenhum coletor adicional é necessário. O ar do ambiente entra diretamente no evaporador, onde transfere seu calor para o refrigerante, que por sua vez transfere calor para o refrigerante dentro da casa. Pode ser ar para ventiloconvectores ou água para pisos aquecidos e radiadores.

Os custos de instalação de uma bomba de calor aerotérmica são mínimos, mas o desempenho da instalação é altamente dependente da temperatura do ar. Em regiões com invernos quentes (até +5 - 0 °C) esta é uma das fontes de calor mais económicas. Mas se a temperatura do ar cair abaixo de -15 °C, o desempenho cai tanto que não faz sentido usar a bomba, sendo mais lucrativo ligar um aquecedor elétrico ou caldeira convencional.

As análises sobre bombas de calor aerotérmicas para aquecimento são muito contraditórias. Tudo depende da região de utilização. Eles são vantajosos para uso em regiões com invernos quentes, por exemplo, em Sochi, onde você nem precisa de uma fonte de calor reserva em caso de geadas severas. Também é possível instalar bombas de calor aerotérmicas em regiões onde o ar é relativamente seco e a temperatura no inverno é inferior a -15 °C. Mas em climas úmidos e frios, essas instalações sofrem com a formação de gelo e congelamento. Pingentes de gelo grudados no ventilador impedem que todo o sistema funcione corretamente.

Aquecimento com bomba de calor: custo do sistema e custos operacionais

A potência da bomba de calor é selecionada em função das funções que lhe serão atribuídas. Se for apenas aquecimento, os cálculos podem ser feitos em uma calculadora especial que leva em consideração as perdas de calor do edifício. A propósito, o melhor desempenho de uma bomba de calor ocorre quando a perda de calor do edifício não é superior a 80 - 100 W/m2. Para simplificar, assumimos que para aquecer uma casa de 100 m2 com tetos de 3 m de altura e perdas de calor de 60 W/m2, é necessária uma bomba com potência de 10 kW. Para aquecer água, você terá que levar uma unidade com reserva de energia - 12 ou 16 kW.

Custo da bomba de calor depende não apenas da potência, mas também da confiabilidade e das solicitações do fabricante. Por exemplo, uma unidade de 16 kW de fabricação russa custará US$ 7.000, e uma bomba estrangeira RFM 17 com potência de 17 kW custa cerca de US$ 13.200. com todos os equipamentos associados, exceto o coletor.

A próxima linha de despesas será arranjo de reservatório. Depende também da potência da instalação. Por exemplo, para uma casa de 100 m2, onde estão instalados pisos aquecidos (100 m2) ou radiadores de aquecimento de 80 m2, bem como para aquecer água a +40 °C com um volume de 150 l/hora, você vai necessidade de perfurar poços para coletores. Esse coletor vertical custará 13.000 dólares.

Um coletor no fundo de um reservatório custará um pouco menos. Nas mesmas condições, custará 11.000 USD. Mas é melhor verificar o custo de instalação de um sistema geotérmico com empresas especializadas, pois pode variar muito; Por exemplo, instalar um coletor horizontal para uma bomba de 17 kW custará apenas 2.500 dólares. E para uma bomba de calor de fonte de ar, não é necessário nenhum coletor.

No total, o custo da bomba de calor é de 8.000 USD. Em média, a construção de um coletor custa 6.000 USD. média.

O custo mensal do aquecimento com bomba de calor inclui apenas custos de eletricidade. Podem ser calculados da seguinte forma: o consumo de energia deve ser indicado na bomba. Por exemplo, para a bomba de 17 kW acima mencionada, o consumo de energia é de 5,5 kW/h. No total, o sistema de aquecimento funciona 225 dias por ano, ou seja, 5400 horas. Tendo em conta que a bomba de calor e o compressor nela contidos funcionam ciclicamente, o consumo de energia deve ser reduzido para metade. Durante a estação de aquecimento, serão gastos 5.400h*5,5kW/h/2=14.850 kW.

Multiplicamos o número de kW gastos pelo custo da energia na sua região. Por exemplo, 0,05 USD para 1 kW/hora. No total, serão gastos 742,5 USD por ano. Por cada mês em que a bomba de calor funcionou para aquecimento custa 100 USD. custos de eletricidade. Se você dividir as despesas por 12 meses, receberá 60 USD por mês.

Tenha em atenção que quanto menor for o consumo de energia da bomba de calor, menores serão os custos mensais. Por exemplo, existem bombas de 17 kW que consomem apenas 10.000 kW por ano (custa 500 cu). Também é importante que o desempenho de uma bomba de calor seja tanto maior quanto menor for a diferença de temperatura entre a fonte de calor e o refrigerante no sistema de aquecimento. É por isso que dizem que é mais lucrativo instalar pisos quentes e ventiloconvectores. Embora radiadores de aquecimento padrão com refrigerante de alta temperatura (+65 - +95 °C) também possam ser instalados, mas com um acumulador de calor adicional, por exemplo, uma caldeira de aquecimento indireto. Uma caldeira também é usada para aquecer adicionalmente a água quente.

As bombas de calor são vantajosas quando utilizadas em sistemas bivalentes. Além da bomba, você pode instalar um coletor solar, que pode abastecer totalmente a bomba com eletricidade no verão, quando ela funciona para resfriamento. Para o seguro de inverno, você pode adicionar um gerador de calor que aquecerá água para abastecimento de água quente e radiadores de alta temperatura.

Uma bomba de calor ar-água transforma a energia do ambiente externo em calor que aquece o espaço interior. Ou seja, com a ajuda deste dispositivo, uma casa ou edifício pode ser “aquecido” com ar comum. Além disso, o ar não queima na fornalha, simplesmente cede as suas calorias a uma unidade complexa - uma bomba de calor, que transporta esta energia para a divisão e a transfere para o sistema de aquecimento.

Concordo, tais manipulações com energias são semelhantes à magia. Mas não há nada de fantástico em bombas de calor deste tipo. E neste artigo veremos os princípios operacionais e o design de tal unidade.

O diagrama de funcionamento de uma bomba de calor a ar é copiado de um refrigerador ou ar condicionado, a saber:

Um transportador de energia de baixa caloria (ar) ferve um refrigerante derramado em um circuito cíclico que conecta o evaporador (armadilha de calor) ao condensador (emissor de calor).
No condensador, os vapores do refrigerante transformam-se num estado agregado diferente (líquido) e libertam energia para o sistema de aquecimento.
Depois disso, o refrigerante líquido segue novamente para o evaporador, onde se transforma em vapor. E tudo começa de novo.

Ou seja, a obra utiliza o mesmo princípio reverso de Carnot, mas a parte principal da instalação não é o evaporador, que acumula o calor do espaço circundante, mas sim o condensador, que transfere as calorias acumuladas para o consumidor.

Ao mesmo tempo, o funcionamento cíclico da instalação é assegurado por um compressor especial, que não só bombeia o refrigerante através do circuito, mas também o comprime, aumentando assim a transferência de calor para o condensador. No entanto, esta não é a única unidade de potência da instalação - a bomba de calor está equipada com um ventilador bastante potente que sopra no evaporador.

Pois bem, o consumidor de calor é um convector que aquece o ar do interior da divisão, ou um sistema de “piso quente” ou outros radiadores de grande área.

Mas com baterias padrão, os ventiladores térmicos não funcionam com muita eficiência.

Além disso, o convector com condensador é instalado em ambientes internos, e o evaporador com ventilador é instalado no exterior, na fachada ou no interior do ramal de exaustão do sistema de ventilação.

Vantagens e desvantagens das bombas de calor de fonte de ar

As avaliações da bomba de calor ar/água são boas e ruins. Afinal, este dispositivo, com todas as suas vantagens inegáveis, não deixa de ter algumas desvantagens.

Além disso, as vantagens incluem os seguintes fatos:

Em primeiro lugar, tal unidade é fácil de instalar. Afinal, para o circuito primário, fechado ao evaporador, não são necessárias escavações nem reservatórios.
Em segundo lugar, o ar está em toda parte, mas a terra, de propriedade pessoal, fica apenas fora da cidade, e com reservatórios artificiais ou naturais há ainda mais problemas. Portanto, as bombas de calor a ar para aquecimento podem ser instaladas mesmo em ambientes urbanos, sem pedir autorização às autoridades reguladoras.
Em terceiro lugar, a bomba de ar pode ser combinada com um sistema de ventilação, utilizando a potência da unidade para aumentar a eficiência da troca de ar na sala.

Além disso, essa bomba funciona quase silenciosamente e é fácil de programar.

Pois bem, as inevitáveis deficiências podem ser apresentadas na forma da seguinte lista:

A eficiência da unidade depende da temperatura ambiente. Portanto, a eficiência do aparelho no verão é maior do que no inverno.
A bomba de ar só pode ser ligada em geadas relativamente amenas. Além disso, a -7 graus Celsius, uma bomba de ar doméstica não funcionará mais. Embora as unidades industriais liguem mesmo a -25 graus Celsius.

Além disso, a bomba de ar não é uma usina totalmente autônoma. A unidade consome eletricidade, transformando 1 kW/hora em 11-14 MJ.

Bomba de calor a ar DIY: diagrama de montagem

Ao contrário dos sistemas geotérmicos e hidrotérmicos bastante complexos, uma bomba de calor ar-água pode ser fabricada por você mesmo.

Além disso, para fabricar o sistema de ar precisaremos de um conjunto relativamente barato composto pelas seguintes peças e conjuntos:

Compressor de sistema split - pode ser adquirido em um centro de serviço ou oficina
Tanque de aço inoxidável de 100 litros - pode ser removido de qualquer máquina de lavar antiga
Um recipiente de polímero com gargalo largo - uma lata normal ou polipropileno serve.
Tubos de cobre com diâmetro de fluxo superior a 1 milímetro. Você terá que comprá-los, mas esta é a única compra cara em todo o projeto.
Um conjunto de válvulas de corte e controle, que incluirá uma válvula de drenagem, uma válvula de purga de ar e uma válvula de segurança.
Elementos de fixação - suportes, clipes para tubos, braçadeiras e outras coisas.

Além disso, precisaremos do refrigerante mais barato - o freon e pelo menos de uma unidade de controle simples, sem a qual o uso de bombas de calor será muito difícil, devido à necessidade de sincronizar o funcionamento do compressor com a temperatura na superfície do evaporador e condensador.

Montagem da unidade

Bem, o processo de montagem em si é assim:

Fazemos uma bobina a partir de um tubo de cobre, cujas dimensões devem corresponder à seção transversal e à altura do tanque de aço.
Montamos a bobina no tanque, deixando fora dele as saídas do tubo de cobre. A seguir, selamos o tanque e o equipamos com uma conexão de entrada (inferior) e saída (superior). Como resultado, obtemos o primeiro elemento do sistema - o condensador - com saídas prontas para o tubo de aquecimento direto (conexão superior) e o tubo de retorno (conexão inferior)
Montamos o compressor na parede (usando um suporte). Conectamos a conexão de pressão do compressor à saída superior do tubo de cobre.
Fazemos uma segunda bobina a partir de um tubo de cobre, cujas dimensões coincidem com a seção transversal e a altura da lata de polímero.
Montamos a bobina em uma lata, instalando em sua extremidade um ventilador que força o ar para dentro da bobina. Além disso, duas saídas devem sair da lata. Com isso, toda essa estrutura, que representa o evaporador do sistema, é montada na fachada ou no poço de ventilação.
Conectamos a saída inferior do tanque (condensador) com a saída inferior da lata (evaporador) cortando um estrangulador de controle nesta tubulação.
Conectamos a saída superior da lata ao tubo de sucção do compressor.

É basicamente isso. O sistema, que utiliza o princípio de funcionamento de uma bomba de calor aerotérmica, está quase pronto. Resta colocar refrigerante no compressor e conectar a válvula borboleta à unidade de controle.

Aquecimento do ar com bomba de calor: cálculo da potência da instalação

A potência de uma bomba de calor depende de muitos fatores, nomeadamente: o volume do refrigerante, a área superficial das serpentinas no evaporador e condensador, o volume esperado de transferência de calor para o sistema de aquecimento, e assim por diante. Portanto, na maioria dos casos, os cálculos de potência são realizados em programas especiais que levam em consideração outros dados de entrada.

De forma simplificada, esses programas são concebidos como “calculadoras” online, com campos abertos para inserção dos seguintes parâmetros:

Área da sala e altura do teto - são usados para calcular o volume.
A região onde o edifício está localizado - este parâmetro determina a temperatura média anual do ar, o que afeta o desempenho do evaporador.
Grau de isolamento da tarefa - usando este parâmetro, é determinado o “conteúdo calórico” esperado do sistema de aquecimento.

Na fase final, os dois últimos parâmetros são convertidos em coeficientes pelos quais o volume da sala é multiplicado. O valor obtido com tais manipulações é comparado com valores tabulares que vinculam a potência da bomba ao volume aquecido.

Como resultado, verifica-se que para aquecer uma casa com área de 100 metros quadrados, via de regra, é necessária uma bomba de calor de 5 quilowatts, e uma casa de 350 metros quadrados pode ser aquecida com uma bomba de 28 quilowatts.

Bomba de calor a ar: nuances da manutenção da unidade

A bomba de calor ar-água não necessita de qualquer manutenção especial, havendo desmontagem/montagem parcial.

Para manter o funcionamento do sistema, o proprietário deverá apenas realizar as seguintes manipulações:

Limpe periodicamente o ventilador e a grade do evaporador contra detritos entupidos (folhas, poeira, etc.).
Lubrificação periódica do compressor, realizada conforme esquema fornecido pelo fabricante.
Troca de óleo em unidades de potência (compressor, ventilador).
Verifique periodicamente a integridade da tubulação de cobre do refrigerante e do cabo de alimentação que alimenta o compressor e o ventilador.

Os sistemas económicos de aquecimento doméstico estão a substituir os tipos tradicionais de aquecimento que utilizam gás, combustível sólido e electricidade. Uma bomba de calor de fonte de ar é uma das soluções alternativas mais populares.

Entre as vantagens, destaca-se o baixo custo, em relação às instalações geotérmicas, e a possibilidade de utilizá-las na criação de novos sistemas de aquecimento e na reconstrução de antigos. A bomba de calor é especialmente procurada em sistemas de “casa passiva” – instalações residenciais concebidas com base no princípio do consumo mínimo de calor e na introdução de tecnologias de poupança de energia.

O que é uma bomba de calor a ar

A bomba de calor mais simples foi projetada em 1852 e foi chamada de “multiplicador de calor”. Lord Kelvin descobriu os princípios operacionais fundamentais que constituem a base de todos os equipamentos de aquecimento modernos.

De acordo com as leis da física, o calor é transferido de um corpo aquecido para outro que tem temperatura mais baixa. Mas o processo inverso é possível, desde que seja utilizada energia adicional para isso.

Um pouco mais tarde, foi descoberto o princípio do ciclo reverso de Carnot. Quando uma substância evapora, ela absorve calor e, após condensar na superfície, o libera. É esta lei que está na base dos frigoríficos e dos aparelhos de ar condicionado. Uma bomba de calor a ar de baixa temperatura funciona como esses eletrodomésticos, apenas na direção oposta.

Alguns fabricantes de ar condicionado usam esse princípio, oferecendo aos consumidores aparelhos de ar condicionado que podem aquecer um ambiente. Mas os sistemas de ar condicionado apresentam baixa eficiência em temperaturas abaixo de zero, pois o objetivo principal do equipamento é o resfriamento, e não o aquecimento.

As bombas de calor de fonte de ar de baixa temperatura para aquecimento doméstico operam de acordo com esta lei física. Como é feito o aquecimento na prática?

Qualquer corpo, mesmo resfriado, tem energia potencial alta ou baixa. Mesmo em temperaturas negativas, o ar contém uma certa quantidade de calor. A -15°C, mais quente que a -25°C. A -5°C, há ainda mais calor no ar. O princípio de funcionamento de uma bomba de calor aerotérmica permite extrair a pequena quantidade de energia térmica que resta durante o inverno e transferi-la para o ambiente.
A unidade externa, instalada ao ar livre, contém uma serpentina com evaporador. Freon circula dentro do circuito - um líquido que passa livremente para o estado gasoso e vice-versa. Freon evapora e o calor que permanece mesmo em temperaturas abaixo de zero é absorvido.
O gás entra no compressor. O compressor cria alta pressão e condições para converter o freon novamente em líquido.
Sob pressão, o freon aquece e entra no condensador. No bloco, o gás finalmente se torna líquido, liberando todo o calor que recebeu no bloco externo instalado no exterior.
Freon, em circuito fechado, retorna ao evaporador.

Existe uma dependência da potência térmica de uma bomba de calor ar-água da temperatura do ar exterior. Por esta razão, os fabricantes prevêem a ligação de equipamento de aquecimento adicional à bomba de calor, o que compensa as deficiências de energia térmica quando a temperatura exterior desce abaixo de -15°C. O trabalho em condições frias continua, embora com menor eficiência.

Existem vários tipos de bombas de calor a ar, diferindo no princípio utilizado para aquecer ambientes.

Bombas de aquecimento ar-água

Os sistemas domésticos de fornecimento de calor e água quente baseados em bombas de calor a ar são muito eficazes para uso nas latitudes temperadas da Federação Russa. COP médio (coeficiente de conversão) 3. Acontece que para cada 1 kW gasto são produzidos 3 kW de energia térmica.

O princípio de funcionamento é o mesmo das bombas de outras modificações, mas com algumas diferenças:

O condensador está localizado no interior da caldeira de armazenamento ligada à rede de aquecimento e água quente.
O calor liberado durante a condensação do freon é usado para aquecimento indireto do refrigerante.
Com a ajuda de, o refrigerante aquecido entra no abastecimento de água quente e no sistema de aquecimento.

A intensidade de aquecimento do refrigerante varia de +30°C a +60°C. A temperaturas inferiores a -15°C, é ligado um fornecimento de calor combinado com uma bomba de calor a ar, indispensável em climas frios. Qualquer caldeira (eletricidade, gás, lenha) compensa a falta de calor.

Dado que a instalação da unidade exterior é efectuada ao ar livre, uma vantagem adicional será a presença de uma função anticongelante ou descongelação.

Bombas de calor para aquecimento de ar

As bombas de calor para aquecimento de ar são utilizadas para aquecer divisões individuais. O princípio de operação é em muitos aspectos semelhante ao usado por um aquecedor com ventilador, apenas a função de uma bobina de aquecimento é desempenhada por um capacitor.

A caixa da unidade interior da bomba de calor é semelhante a um ar condicionado e também pode funcionar para aquecimento e arrefecimento do ar.

Ao consumidor são oferecidas várias soluções para o problema do aquecimento:

Instalação de aquecedores independentes separados.
Instalação de diversas bombas de calor combinadas numa única rede.

As bombas de calor que aquecem uma sala com ar quente têm as seguintes vantagens:

Eficiência máxima– a ausência de necessidade de pré-aquecimento do líquido refrigerante leva a um consumo de energia mais econômico. O ar é aquecido apenas a uma temperatura de 20-40°C, o que, por sua vez, proporciona um coeficiente COP mais elevado de 4.
Aquecimento rápido do edifício– o ar quente começa a fluir para a sala alguns segundos após ligar.
Versatilidade– o equipamento pode ser utilizado no verão como ar condicionado. A configuração básica inclui uma função de resfriamento ambiente.

Quando a temperatura negativa crítica para o funcionamento é atingida, a fonte de calor de reserva é ligada automaticamente ao usar uma bomba de calor a ar. Desta forma, é possível compensar a falta de energia térmica.

Qual é a diferença entre um ar condicionado e uma bomba de calor a ar?

Na verdade, o aquecimento de salas com bombas de calor de fonte de ar em climas frios é, em muitos aspectos, semelhante ao aquecimento com aparelhos de ar condicionado convencionais. São utilizados blocos internos e externos de estrutura semelhante. Até na estrutura interna existem muitas semelhanças. A diferença é que os aquecedores de ar internos são mais eficientes no aquecimento do que no resfriamento, e os condicionadores de ar, pelo contrário.

Você pode sentir a diferença comparando algumas características do equipamento. O ar condicionado para de aquecer a uma temperatura de cerca de -5°C. O modo de funcionamento das bombas de calor é de -25°C a +45°C.

Dado que existe uma tendência para melhorar as bombas de calor a ar para casas “passivas”, modelos de equipamentos que podem permanecer operacionais quando a temperatura desce para -32°C estarão em breve disponíveis para uma vasta gama de consumidores.

A diferença entre uma bomba de calor a ar e um ar condicionado reside nas diferentes características técnicas, embora existam muitas semelhanças entre elas.

Como escolher uma bomba de calor a ar

Escolher uma bomba de ar e combustível não é tão complicado quanto pode parecer à primeira vista. Ao selecionar um modelo adequado, você deve se concentrar nos seguintes parâmetros:

Tipo de aquecimento.
Área aquecida.
Fabricante.

Além disso, eles determinam que tipo de caldeira será usada como fonte de calor de reserva. Como mostra a prática, o mais popular continua sendo o aquecimento do ar com ligação de caldeira elétrica, o que permite dispensar totalmente o gás.

Qual marca escolher uma bomba de calor tipo ar

Se analisarmos as avaliações de bombas de calor aerotérmicas, é bastante fácil identificar os fabricantes de equipamentos que são mais procurados pelos consumidores domésticos:

A Stiebel Eltron é uma empresa alemã que iniciou sua jornada com a invenção da caldeira. Com o tempo, a gama de produtos expandiu-se constantemente. Hoje, a Stiebel Eltron é líder na produção de aquecimento de água e equipamentos de aquecimento. A empresa oferece dois tipos de bombas de calor: geotérmica e de ar, que aquecem o refrigerante e o ar.
é outro fabricante alemão com mais de 30 anos de experiência na produção de bombas de ar. As estações Viessmann que se ligam ao circuito de aquecimento de água merecem os maiores elogios. As vantagens incluem a presença de sensores de controle sensíveis às intempéries e muitas funções adicionais disponíveis na configuração básica.
A Mitsubishi é uma empresa japonesa pioneira no uso da tecnologia Zubadan. A solução permitiu aumentar o COP (que é o maior entre equipamentos similares) e ampliar o escopo de aplicação. A Mitsubishi foi uma das primeiras a oferecer aos consumidores aparelhos de ar condicionado baseados em aquecimento e bombas de calor de fonte de ar. Novas tecnologias são constantemente introduzidas para aumentar o escopo de aplicação dos produtos.
– a empresa desenvolveu toda uma série de equipamentos geoTHERM econômicos. A linha inclui equipamentos que extraem calor da terra, água, ar e luz solar. Os produtos Vaillant são adaptados ao máximo para uso nas condições da Federação Russa.

Custo do ar HP com instalação

As mais caras são as bombas de calor que aquecem uma sala usando um refrigerante. O equipamento custará aproximadamente 80 mil rublos. (desempenho 4,5 kW), até 800 mil rublos. (18,5 kW). As bombas de calor para aquecimento de ar custarão a partir de 50 mil rublos. (4 kW) até 120 mil rublos. (a 8 kW).

O custo de instalação de uma bomba de calor a ar é calculado individualmente, com base nos parâmetros técnicos da sala e outros fatores.

A vida útil do equipamento é de pelo menos 20 anos. O equipamento instalado se paga em 3-5 estações de aquecimento, dependendo da intensidade de uso.

Prós e contras do uso de bombas de calor a ar

Há literalmente 5 anos, os consumidores domésticos praticamente não tinham experiência no aquecimento de edifícios no inverno utilizando bombas de calor de fonte de ar. Tivemos que nos contentar com declarações e comentários exclusivamente positivos localizados nos sites de diversos fabricantes de equipamentos, que não davam uma ideia clara das capacidades dos equipamentos. Desde então, surgiram certas experiências de utilização que permitiram identificar não só as vantagens, mas também as desvantagens do HP aéreo.

Vantagens

Vantagens de operar bombas de calor ar-água - a principal vantagem é a total independência do aquecimento a gás. Em algumas regiões da Federação Russa, apenas conectar o gasoduto à casa é mais caro do que comprar e instalar uma bomba de calor. Nenhuma licença de comissionamento é necessária.
Os sistemas são projetados para instalação em condições de “casa passiva”. Consequentemente, foram originalmente concebidos para aquecimento económico da casa e aquecimento de água quente. Para 1 kW de eletricidade consumida, a produção de calor é de 3-5 kW. Um simples cálculo de custos ao usar uma bomba de calor mostrará que dentro de 3-5 anos o retorno total do equipamento será alcançado.
A operação da bomba não afeta negativamente a saúde humana. Para garantir condições de higiene, em sistemas que utilizam o princípio de aquecimento do ar, é suficiente limpar os filtros de vez em quando.

Imperfeições

O alto custo do equipamento - um sistema com energia suficiente para aquecer um edifício residencial custará de 800 a 1.200 mil rublos, o que é um valor inacessível para a maioria dos compradores.
Dependência da temperatura ambiente. As características de aquecimento autônomo de uma casa com bomba de calor aerotérmica estão diretamente relacionadas à quantidade total de energia térmica recebida. Quanto mais baixa for a temperatura exterior, pior funciona a bomba. A partir de -15°C, será necessário conectar uma fonte de calor de reserva.
Se considerarmos que na maioria dos territórios da Federação Russa o regime de temperatura média é mais elevado, então a viabilidade desta instalação torna-se clara. As zonas climáticas ideais para a utilização de bombas de calor de aquecimento de ar são partes da Rússia com um clima temperado e uma temperatura média no inverno de pelo menos -15°C.

Se compararmos bombas de calor a ar e aquecimento a gás, especialmente tendo em conta o facto de os modelos mais recentes de equipamentos de bombagem serem capazes de permanecer operacionais a -32°C, a vantagem das primeiras torna-se óbvia. As bombas de calor são econômicas, não necessitam de licença de funcionamento, podem ser instaladas em 1 dia e têm maior eficiência que os equipamentos a gás.

Recentemente, os fabricantes reduziram ligeiramente o custo das instalações térmicas, o que permitiu que ainda mais compradores apreciassem as vantagens das estações. Se a tendência continuar, podemos esperar um aumento da procura de bombas de calor.

O equipamento de aquecimento, que utiliza tipos de fontes de energia bastante caros, como gás, eletricidade, combustíveis sólidos e líquidos, teve há relativamente pouco tempo uma alternativa válida - uma bomba de calor água-água. Para a operação desses equipamentos, que estão apenas começando a ganhar popularidade na Rússia, são necessárias fontes de energia inesgotáveis, caracterizadas por baixo potencial. Neste caso, a energia térmica pode ser extraída de praticamente qualquer fonte de água, que podem ser reservatórios naturais e artificiais, poços, poços, etc. Se o cálculo e a instalação de tal unidade de bombeamento forem realizados corretamente, ela é capaz de fornecer aquecimento para edifícios residenciais e industriais durante o período de inverno.

Elementos estruturais e princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento das bombas de calor consideradas para aquecimento de uma casa assemelha-se ao princípio de funcionamento dos equipamentos de refrigeração, apenas ao contrário. Se uma unidade de refrigeração remove parte do calor de sua câmara interna para o exterior, diminuindo assim sua temperatura, então o trabalho da bomba de calor é resfriar o ambiente e aquecer o refrigerante que se move pelas tubulações do sistema de aquecimento. As bombas de calor ar-água e subterrâneas funcionam com o mesmo princípio, que também utilizam energia de fontes de baixo potencial para aquecer instalações residenciais e industriais.

O diagrama de projeto de uma bomba de calor água-água, que é o mais produtivo entre os dispositivos que utilizam fontes de energia de baixo potencial, pressupõe a presença de elementos como:

o circuito externo ao longo do qual a água se move, bombeada de uma fonte de água;
um circuito interno através do qual o refrigerante se move pela tubulação;
um evaporador no qual o refrigerante é convertido em gás;
um condensador no qual o refrigerante gasoso se torna líquido novamente;
um compressor projetado para aumentar a pressão de um gás refrigerante antes que ele entre no condensador.

Assim, não há nada complicado no projeto de uma bomba de calor água-água. Se existir um reservatório natural ou artificial perto da casa, então para aquecer o edifício é preferível utilizar uma bomba de calor água-água, cujo princípio de funcionamento e características de design são os seguintes.

O circuito, que é o trocador de calor primário por onde circula o anticongelante, está localizado na parte inferior do reservatório. Neste caso, a profundidade na qual o trocador de calor primário é instalado deve estar abaixo do nível de congelamento do reservatório. O anticongelante, passando pelo circuito primário, é aquecido a uma temperatura de 6–8° e depois fornecido ao trocador de calor, liberando calor para suas paredes. A tarefa do anticongelante que circula pelo circuito primário é transferir a energia térmica da água para o refrigerante (freon).
Caso o esquema de funcionamento da bomba de calor envolva a captação e transferência de energia térmica da água bombeada de poço subterrâneo, o circuito anticongelante não é utilizado. A água do poço passa por uma tubulação especial através da câmara do trocador de calor, onde transfere sua energia térmica para o refrigerante.
O trocador de calor para bombas de calor é o elemento mais importante do seu projeto. Este é um dispositivo composto por dois módulos - um evaporador e um condensador. No evaporador, o freon, fornecido através de um tubo capilar, começa a se expandir e se transforma em gás. Quando o freon gasoso entra em contato com as paredes do trocador de calor, a energia térmica de baixo grau é transferida para o refrigerante. Freon carregado com essa energia é fornecido ao compressor.
O compressor comprime o gás freon, fazendo com que a temperatura do refrigerante aumente. Após a compressão na câmara do compressor, o freon entra em outro módulo do trocador de calor - o condensador.
No condensador, o freon gasoso se transforma novamente em líquido, e a energia térmica por ele acumulada é transferida para as paredes do recipiente onde está localizado o refrigerante. Entrando na câmara do segundo módulo trocador de calor, o freon, que se encontra no estado gasoso, condensa-se nas paredes do tanque de armazenamento, transmite-lhes energia térmica, que é então transferida para a água localizada nessa câmara. Se na saída do evaporador o freon tiver uma temperatura de 6–8 graus Celsius, então na entrada do condensador de uma bomba de calor água-água, graças ao princípio de funcionamento descrito acima de tal dispositivo , seu valor atinge 40–70 graus Celsius.

Assim, o princípio de funcionamento de uma bomba de calor baseia-se no facto de o refrigerante, ao passar para o estado gasoso, retirar energia térmica da água, e ao passar para o estado líquido no condensador, liberta a energia acumulada para o meio líquido - o refrigerante do sistema de aquecimento.

As bombas de calor ar-água e subterrâneas funcionam exatamente com o mesmo princípio; a única diferença está no tipo de fonte utilizada para produzir energia térmica de baixo potencial; Ou seja, a bomba de calor possui um princípio de funcionamento que não varia dependendo do tipo ou modelo do dispositivo.

A eficiência com que a bomba de calor aquece o líquido refrigerante do sistema de aquecimento é largamente determinada pelas flutuações na temperatura da água, uma fonte de energia de baixo potencial. Tais dispositivos demonstram alta eficiência ao trabalhar com água de poços, onde a temperatura do meio líquido ao longo do ano fica na faixa de 7 a 12 graus Celsius.

A bomba água-água é um dos tipos de bombas de calor terrestres

O princípio de funcionamento de uma bomba de calor água-água, que garante a elevada eficiência deste equipamento, permite a utilização de tais dispositivos para equipar sistemas de aquecimento de edifícios residenciais e industriais não só em regiões com invernos quentes, mas também no norte regiões.

Para que a bomba de calor, cujo esquema de funcionamento é descrito acima, demonstre alta eficiência, você deve saber escolher o equipamento certo. É altamente recomendável que a seleção de uma bomba de calor água-água (bem como “ar-água” e “terra-água”) seja realizada com a participação de um especialista qualificado e experiente.

Na escolha de uma bomba de calor para aquecimento de água, são levados em consideração os seguintes parâmetros desse equipamento:

produtividade, que determina a área do edifício cujo aquecimento a bomba pode fornecer;
a marca sob a qual o equipamento foi fabricado (este parâmetro deve ser levado em consideração porque empresas sérias, cujos produtos já foram apreciados por muitos consumidores, prestam muita atenção tanto à confiabilidade quanto à funcionalidade dos modelos que produzem);
o custo do equipamento selecionado e sua instalação.

Ao escolher bombas de calor água-água, ar-água ou terra-água, é recomendável prestar atenção à disponibilidade de opções adicionais para tais equipamentos. Isto inclui, em particular, as seguintes oportunidades:

controlar o funcionamento dos equipamentos em modo automático (as bombas de calor que funcionam neste modo devido a um controlador especial permitem criar condições de vida confortáveis no edifício que servem; alterar os parâmetros de funcionamento e outras ações para controlar as bombas de calor equipadas com um controlador pode ser realizada por meio de dispositivo móvel ou controle remoto);
utilizar equipamento para aquecimento de água em sistema de abastecimento de água quente (preste atenção a esta opção porque em alguns modelos (principalmente antigos) de bombas de calor, cujo coletor está instalado em reservatórios abertos, não está disponível).

Cálculo da potência do equipamento: regras de implementação

Antes de começar a escolher um modelo específico de bomba de calor, é necessário desenvolver um projeto do sistema de aquecimento que esse equipamento servirá, bem como calcular sua potência. Tais cálculos são necessários para determinar a necessidade real de energia térmica de um edifício com determinados parâmetros. Neste caso, é necessário ter em consideração as perdas de calor num tal edifício, bem como a presença de um circuito de abastecimento de água quente no mesmo.

Para uma bomba de calor água-água, o cálculo da potência é realizado utilizando o seguinte método.

Em primeiro lugar, determine a área total do edifício para aquecimento onde será utilizada a bomba de calor adquirida.
Depois de determinada a área do edifício, pode-se calcular a potência da bomba de calor capaz de fornecer aquecimento. Ao realizar este cálculo, eles seguem a regra: para 10 m². m2 de área construída requerem 0,7 quilowatts de potência da bomba de calor.
Se a bomba de calor também for utilizada para garantir o funcionamento do sistema de água quente sanitária, acrescenta-se 15–20% ao valor obtido da sua potência.

O cálculo da potência da bomba de calor, efectuado de acordo com o método acima descrito, é relevante para edifícios em que a altura do tecto não exceda 2,7 metros. Cálculos mais precisos, que levam em consideração todas as características dos edifícios que serão aquecidos com bomba de calor, são realizados por funcionários de organizações especializadas.

Para uma bomba de calor ar-água, o cálculo da potência é realizado por método semelhante, mas levando em consideração algumas nuances.

Como fazer você mesmo uma bomba de calor

Tendo um bom entendimento de como funciona uma bomba de calor água-água, você pode fazer esse dispositivo com suas próprias mãos. Na verdade, uma bomba de calor caseira é um conjunto de dispositivos técnicos prontos, corretamente selecionados e conectados em uma determinada sequência. Para que uma bomba de calor caseira demonstre alta eficiência e não cause problemas durante o funcionamento, é necessário realizar um cálculo preliminar de seus principais parâmetros. Para isso, você pode utilizar os programas apropriados e calculadoras online nos sites dos fabricantes desses equipamentos ou entrar em contato com especialistas especializados.

Assim, para fazer uma bomba de calor com as próprias mãos, é necessário selecionar os elementos do seu equipamento de acordo com parâmetros pré-calculados e realizar a sua correta instalação.

Compressor

Um compressor para bomba de calor feito por você mesmo pode ser retirado de um refrigerador antigo ou de um sistema split, prestando atenção à potência de tal dispositivo. A vantagem de utilizar compressores de sistemas split é o baixo nível de ruído gerado durante sua operação.

Capacitor

Como condensador para uma bomba de calor caseira, você pode usar uma bobina desmontada de uma geladeira velha. Algumas pessoas fazem isso sozinhas usando encanamento ou um tubo de refrigeração especial. Como recipiente para colocar a serpentina do condensador, pode-se levar um tanque de aço inoxidável com volume aproximado de 120 litros. Para colocar uma bobina em tal tanque, primeiro ela é cortada em duas metades e depois, quando a instalação da bobina estiver concluída, ela é soldada.

É muito importante calcular sua área antes de escolher ou fabricar sua própria bobina. Para fazer isso você precisa da seguinte fórmula:

P3 = MT/0,8PT

Os parâmetros usados nesta fórmula são:

MT – potência térmica gerada pela bomba de calor (kW);
PT é a diferença entre as temperaturas à entrada e à saída da bomba de calor.

Para evitar a formação de bolhas de ar no condensador da bomba de calor do refrigerador, a entrada da serpentina deve estar localizada na parte superior do recipiente e a saída deste deve estar localizada na parte inferior.

Evaporador

Como recipiente para o evaporador, pode-se usar um simples barril de plástico com capacidade para 127 litros e gargalo largo. Para criar uma bobina, cuja área é determinada da mesma forma que para um condensador, também é utilizado um tubo de cobre. As bombas de calor caseiras normalmente usam evaporadores submersíveis, nos quais o freon liquefeito entra por baixo e se transforma em gás no topo da bobina.

Ao fazer você mesmo uma bomba de calor, deve-se instalar o termostato com muito cuidado por meio de solda, pois este elemento não pode ser aquecido a temperaturas superiores a 100 graus Celsius.

Para fornecer água aos elementos de uma bomba de calor caseira, bem como para escoá-la, são utilizadas tubulações de esgoto comuns.

As bombas de calor água-água, quando comparadas com os dispositivos ar-água e solo-água, têm um design mais simples, mas ao mesmo tempo mais eficientes, razão pela qual equipamentos deste tipo são frequentemente fabricados de forma independente.

Montando uma bomba de calor caseira e colocando-a em funcionamento

Para montar e colocar em funcionamento uma bomba de calor caseira, serão necessários os seguintes consumíveis e equipamentos:

máquina de solda;
bomba de vácuo (para testar todo o sistema quanto a vácuo);
um cilindro com freon, cujo reabastecimento é feito através de uma válvula especial (a instalação da válvula no sistema deve ser prevista previamente);
sensores de temperatura que são instalados em tubos capilares na saída de todo o sistema e na saída do evaporador;
relé de partida, fusível, trilho DIN e quadro elétrico.

Todas as conexões soldadas e rosqueadas durante a montagem devem ser realizadas com a mais alta qualidade possível para garantir a estanqueidade absoluta do sistema através do qual o freon se moverá.

Caso a água de reservatório aberto atue como fonte de energia de baixo potencial, é adicionalmente necessária a fabricação de um coletor, cuja presença pressupõe o princípio de funcionamento de bombas de calor deste tipo. Caso se pretenda utilizar água de fonte subterrânea, é necessária a perfuração de dois poços, em um dos quais a água será descarregada após passar por todo o sistema.

1, classificação média: 5,00 de 5)

Uma bomba de calor é uma unidade de compressão de vapor que transfere calor de fontes de calor frias e de baixo grau para fontes de calor quentes e de alto grau. O calor é transferido através da condensação e evaporação de um refrigerante, que é mais frequentemente usado como freon, circulando em circuito fechado. A eletricidade com que funciona a bomba de calor é gasta apenas nesta circulação forçada.

O princípio de funcionamento de uma bomba de calor baseia-se no denominado ciclo de Carnot, que lhe é muito familiar no funcionamento de unidades de refrigeração. Na verdade, o frigorífico doméstico da sua cozinha também é uma bomba de calor. Quando você coloca alimentos nele, mesmo que estejam frios, mas cuja temperatura ainda seja superior à temperatura da câmara frigorífica, de acordo com a lei da conservação da energia, o calor que eles geram não vai embora. Como a temperatura interna não deve subir, o calor é transferido para o exterior através da grade do radiador, aquecendo o ar da cozinha. Quanto mais alimentos você colocar na geladeira ao mesmo tempo, maior será a transferência de calor.

A versão mais simples de uma bomba de calor seria um refrigerador aberto colocado no exterior, cujo radiador está localizado na sala. Mas deixe o refrigerador cumprir suas funções diretas, pois já existem dispositivos especiais - bombas de calor, que têm eficiência muito maior. O princípio de seu funcionamento é bastante simples.

Como funciona uma bomba de calor?

Qualquer bomba de calor consiste em um evaporador, um condensador, um expansor que reduz a pressão e um compressor que aumenta a pressão. Todos esses dispositivos são conectados em um circuito fechado por um pipeline. Um refrigerante, um gás inerte com ponto de ebulição muito baixo, circula pelas tubulações, portanto em uma parte do circuito, frio, é líquido, e na segunda, quente, passa ao estado gasoso. O ponto de ebulição, como é conhecido pela física, pode mudar dependendo da pressão neste sistema existe um expansor e um compressor;

Suponha que o refrigerante circule externamente através de tubos colocados no solo, por ter uma temperatura baixa, então, ao passar por eles, ele aquece, mesmo quando a temperatura externa é de apenas cerca de 4-5 ° C. Entrando no evaporador, que atua como trocador de calor, o refrigerante transfere o calor resultante para o circuito interno do sistema, que é preenchido com refrigerante. Mesmo esse calor é suficiente para mudar o refrigerante do estado líquido para o gasoso.

Avançando, o gás segue para o compressor, onde é comprimido sob a influência da alta pressão e sua temperatura aumenta. Uma vez quente, o gás entra no condensador, que também é um trocador de calor. Transfere o calor do gás quente para o refrigerante da tubulação de retorno incluída no sistema de aquecimento da casa. Depois de liberar calor, o gás esfria e volta ao estado líquido, enquanto o refrigerante aquecido entra no abastecimento de água quente e no sistema de aquecimento. Passando pela válvula de expansão, o gás liquefeito entra novamente no evaporador - o ciclo é fechado.

Na estação fria, as bombas de calor funcionam para aquecer a casa e na estação quente - para resfriá-la. Neste caso, o princípio de funcionamento é o mesmo, só que no verão o calor entra no refrigerante pelo interior e não pelo exterior.

Características de design de bombas de calor

Atualmente, são utilizadas bombas de calor de diferentes designs. Assim, uma bomba de ciclo aberto é utilizada quando a casa está localizada próxima a um corpo d'água. Nesse caso, o refrigerante, a água, entra no circuito aberto, passa por todo o ciclo e, esfriando, é novamente descarregado no reservatório.

As bombas geotérmicas do tipo fechado bombeiam o refrigerante - ar ou água - através de tubos enterrados profundamente no solo e colocados ao longo do fundo do reservatório. Um ciclo fechado é considerado mais seguro em termos ambientais. O tipo fechado inclui bombas com trocador de calor vertical e horizontal, que são utilizadas quando não há corpos d'água próximos. As bombas de calor verticais são utilizadas quando a área do terreno onde se encontra a casa é pequena. Às vezes, bombas verticais são instaladas em poços perfurados nas proximidades.

O pacote de trabalhos de instalação de bomba de calor inclui a execução de trabalhos elétricos internos, colocação de tubulações externas e dutos de ar internos.

Benefícios do uso de bombas de calor

Os benefícios económicos da utilização de bombas de calor são óbvios - o seu funcionamento é bastante barato, uma vez que se gasta um pouco mais de electricidade do que no funcionamento de um frigorífico. O preço do equipamento também é baixo, assim como o custo de instalação e instalação. A utilização de uma bomba de calor permite-lhe livrar-se das preocupações com a compra e armazenamento de recursos de combustível, libertando divisões adicionais da sua casa onde anteriormente se encontrava a sala da caldeira;