Bomba de calor aire-agua: descripción general de la tecnología de bricolaje

El principio y el esquema de funcionamiento de una bomba de calor, tipos.

Principio

El diseño de cualquier bomba de calor contempla 2 partes: externa (absorbe el calor de fuentes externas) e interna (transfiere el calor extraído directamente al sistema de calefacción de la habitación). Externo fuentes renovables de energia termica son, por ejemplo, el calor de la tierra, el aire o las aguas subterráneas.Este diseño le permite reducir significativamente el costo de calefacción o refrigeración de una casa privada, ya que aproximadamente el 75% de la energía se genera gracias a fuentes gratuitas.

Esquema de trabajo

La composición de la instalación de calefacción incluye: evaporador; condensador; una válvula de descarga que baja la presión en el sistema; compresor reforzador de presión. Cada uno de estos nodos está conectado entre sí por un circuito cerrado de tubería, dentro del cual se encuentra el refrigerante. El refrigerante en los primeros ciclos está en estado líquido, en el siguiente, en estado gaseoso. Esta sustancia tiene un punto de ebullición bajo, por lo que, con la opción de equipos tipo tierra, es capaz de transformarse en gas, alcanzando el nivel de temperatura del suelo. Luego, el gas ingresa al compresor, donde hay una fuerte compresión, lo que conduce a un calentamiento rápido. Después de que el vapor caliente ingrese al interior de la bomba de calor, y ya se usa directamente aquí para calefacción de espacios o para calentar agua. Luego, el refrigerante se enfría, se condensa y se vuelve a liquidar. A través de la válvula de expansión, la sustancia líquida fluye hacia la parte subterránea para repetir el ciclo de calentamiento.

El principio de refrigeración de una instalación de este tipo es similar al principio de calefacción, pero no se utilizan radiadores, sino unidades de fancoil. El compresor no funciona en este caso. El aire frío del pozo ingresa directamente al sistema de aire acondicionado.

Tipos de bombas de calor

¿Cuáles son los tipos de bombas de calor? El equipo se distingue por una fuente externa de energía térmica que se utiliza en el sistema. Entre las opciones del hogar, hay 3 tipos.

Suelo o tierra ("suelo-aire", "agua subterránea")

El uso de una bomba de calor de tierra como fuente de energía térmica garantizará la limpieza ecológica y la seguridad. El costo de dicho equipo es alto, pero su funcionalidad es enorme. No se requiere un servicio frecuente y se garantiza una larga vida útil.

Las bombas de calor geotérmicas pueden ser de dos tipos: con instalación vertical u horizontal de tuberías. El método de colocación vertical es más costoso ya que se requiere la perforación de pozos profundos en el rango de 50 a 200 metros. Con una disposición horizontal, las tuberías se colocan a una profundidad de aproximadamente un metro. Para garantizar la recolección de la cantidad requerida de energía térmica, el área total de las tuberías debe exceder el área de los locales con calefacción en 1.5-2 veces.

Bomba de agua ("agua-aire", "agua-agua")

Para las regiones del sur con un clima cálido, las instalaciones de agua son adecuadas. en cálido en el sol la temperatura del agua en los cuerpos de agua cierta profundidad es relativamente estable. Es preferible colocar las mangueras en el mismo suelo del fondo, donde la temperatura es más alta. Se utiliza un peso para reparar tuberías submarinas.

Aire (aire-agua, aire-aire)

En una unidad de tipo aire, la fuente de energía es el aire del ambiente externo, que ingresa al intercambiador de calor del evaporador, donde se encuentra el refrigerante líquido. La temperatura del refrigerante siempre es más baja que la temperatura del aire que ingresa al sistema, por lo que la sustancia hierve instantáneamente y se convierte en vapor caliente.

Además de los modelos clásicos, se demandan opciones de instalación combinadas. Tales bombas de calor se complementan con un calentador de gas o eléctrico.En caso de malas condiciones climáticas, el rendimiento del dispositivo de calefacción disminuye y el dispositivo cambia a una opción de calefacción alternativa. Tal adición es especialmente relevante para equipos aire-agua o aire-aire, ya que son estos tipos los que tienden a reducir la eficiencia.

Para regiones con largos inviernos fríos, es más confiable usar bombas de calor geotérmicas (suelo). Las bombas de calor de aire son adecuadas para áreas con un clima suave del sur. Asimismo, a la hora de instalar equipos que utilicen la energía de la tierra, se deben tener en cuenta las características del suelo. La productividad de la bomba de calor será mucho mayor en suelos arcillosos que en suelos arenosos. Además, la profundidad de las tuberías es importante, las tuberías deben colocarse a mayor profundidad que el nivel de congelación del suelo durante los períodos fríos.

Instalación interior de bomba de calor monoblock

Esta bomba de calor aire-agua es un monobloque con opción interior. Para el funcionamiento de dicho sistema, es necesario proporcionar conductos de aire para bombear la cantidad de aire requerida.

Variante de instalación de una bomba de calor aire-agua monobloc en interior

Ventajas

• Todos los componentes de la bomba de calor se encuentran en el interior y, por lo tanto, están protegidos de las inclemencias del tiempo.
• La ausencia de componentes visibles no afecta al exterior del edificio.
• No hay riesgo de congelar el sistema.
• Durante la instalación, no es necesario intervenir en el circuito de refrigerante (freón).

Defectos

• La necesidad de organizar grandes agujeros en las paredes de la sala de calderas, que no siempre pueden ser adecuados para la reconstrucción del sistema.
• Todos los elementos emisores de ruido están ubicados en la habitación.

Características del montaje del dispositivo.

El procedimiento para conectar la térmica. bomba de piscina depende del modelo en particular. Por lo tanto, antes de comenzar a trabajar, debe estudiar cuidadosamente las instrucciones del fabricante y seguir estrictamente los requisitos y recomendaciones establecidos en él. Normalmente, los modelos industriales se suministran ya montados y con un conjunto de componentes necesarios para su instalación.

Esquema de funcionamiento de una bomba de calor conectada a una piscina: 1 - Bomba de calor de piscina 2 - Dispositivo de control remoto 3 - Agua limpia para la piscina 4 - Bomba de circulación 5 - Bypass (derivación) y válvulas de control 6 - Tubería de alimentación de agua de piscina 7 - Filtro

Durante la conexión, deberá instalar un par de tuberías y proporcionar energía. En el sistema de mantenimiento de piscinas, el calentador se instala de tal manera que se ubica después del sistema de filtración y antes del clorador.

Como se muestra en este diagrama, la bomba de calor debe conectarse después del filtro de agua pero antes del clorador de agua.

Es muy importante elegir el lugar adecuado para instalar el equipo. Por lo general, una bomba de calor aire-agua es una unidad de tamaño impresionante, que recuerda a la unidad exterior de un acondicionador de aire dividido.

Para instalar una bomba de calor aerotérmica, es necesario elegir un lugar lo suficientemente grande y protegido de las influencias externas, por ejemplo, con una marquesina.

El lugar para la instalación de dichos equipos debe cumplir con los siguientes requisitos:

• buena ventilación;
• falta de obstáculos para el movimiento de masas de aire;
• distancia del fuego abierto y otras fuentes de calor;
• protección contra factores ambientales externos: precipitaciones, escombros que caen desde arriba, etc.;
• Disponibilidad para mantenimiento y reparaciones necesarias.

La mayoría de las veces, una bomba de calor se instala debajo de un dosel. Para mayor protección, puede instalar un par de paredes laterales, pero no deben interferir con el flujo de aire que bombean los ventiladores.

La bomba está montada en un marco de metal, la base debe ser estrictamente horizontal. Esto minimizará problemas como la vibración y el ruido durante el funcionamiento del dispositivo y también protegerá el dispositivo contra daños.

La bomba de calor aerotérmica debe instalarse sobre una base sólida y estrictamente horizontal. Esto reducirá la vibración durante su funcionamiento y reducirá la cantidad de ruido.

Al instalar la bomba de calor y conectarla al sistema, es importante asegurarse de que todas sus partes estén limpias. No está de más comprobar la superficie interior de los tubos con los que se realiza la conexión.

Todas las uniones de las tuberías por las que circula el agua deben sellarse cuidadosamente y comprobarse que no haya fugas. Para evitar que las vibraciones de la bomba de calor se transmitan al resto del sistema durante su funcionamiento, tiene sentido considerar la opción de conexión mediante mangueras flexibles.

La fuente de alimentación de la bomba de calor requerirá una atención especial. Debe cumplir completamente con las reglas para la instalación de equipos eléctricos, teniendo en cuenta todos los requisitos de seguridad contra incendios.

Suele haber un alto nivel de humedad alrededor de la piscina, y la probabilidad de que los equipos eléctricos entren en contacto con el agua aumenta significativamente.Por lo tanto, es necesario aislar cuidadosamente todos los lugares de los contactos eléctricos, protegiéndolos además del posible contacto con la humedad.

Es obligatorio incluir interruptores automáticos en el circuito para conectar la bomba de calor a la fuente de alimentación, que están equipados con sensores que responden a los aumentos de temperatura. También necesitará dispositivos de protección que eviten las fugas de corriente.

Todos los nodos conductores deben estar conectados a tierra sin falta. Para conectar los cables, tanto de potencia como de control, necesitará bloques de terminales especiales. Las instrucciones del fabricante suelen indicar la sección transversal requerida de los cables eléctricos a través de los cuales se puede conectar el equipo a la fuente de alimentación.

Estos datos deben ser respetados. La sección transversal del cable puede ser mayor que la recomendada, pero no menor.

La instalación de una bomba de calor para calentar el agua de la piscina se realiza de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Suele instalarse después del sistema de tratamiento de agua, pero antes del dispositivo de cloración, si lo hubiera.

Recomendaciones y normas para la instalación de bombas de calor aire-agua

Las bombas de calor aire-agua se instalan en cualquier lugar del área local. Hay reglas generales con respecto a la instalación:

• La distancia al edificio residencial es de 2 a 20 m.

La distancia mínima a la sala de calderas, con la que la unidad está conectada por varias tuberías y cables eléctricos.

Un tanque de almacenamiento está ubicado en la sala de calderas, se instala un equipo de circulación.

Hay un ligero nivel de ruido durante el funcionamiento. Sin embargo, si planea instalar un monobloque para la instalación en interiores, vale la pena asignarle una habitación insonorizada separada.

La unidad exterior parece una caja de aire acondicionado.En la parte inferior hay patas para la instalación, así como soportes de pared.

La mayoría de los modelos tienen una función de prevención de congelamiento. Por lo tanto, la unidad exterior no necesita aislamiento.

Una de las decisiones más comunes con respecto al funcionamiento de una bomba de calor es el uso de un sistema de climatización de piscinas. Con la ayuda de equipos, el agua se calienta en verano, así como la calefacción de espacios en invierno.

¿Qué tan rentable es una bomba de calor aire-agua?

Los beneficios de usar bombas de calor aire-agua se han vuelto particularmente evidentes desde la llegada de COP. Bajo este término se esconde un coeficiente que compara los costes energéticos necesarios al calentar con una bomba de calor aire-agua. En la práctica, esto significa lo siguiente:

• VT requiere electricidad para funcionar. El compresor necesita voltaje, lo que presuriza el sistema. COP indica cuánto calor se recibió debido al consumo de electricidad por día.

Si el COP es 3, entonces la bomba genera 3 kW de energía térmica por cada kW de electricidad consumida.

Todo, al parecer, es simple, si no fuera por una cosa, ¡pero! Hay una dependencia de la temperatura de la bomba de aire a agua. A medida que baja la temperatura, la transferencia de calor disminuye significativamente. La eficiencia del trabajo se reduce en invierno. Es por esta razón que las revisiones de los propietarios reales sobre las bombas de calor aire-agua del centro de Rusia son contrarias a los mismos comentarios de los residentes de las latitudes del norte.

Todas las deficiencias del funcionamiento de las bombas de calor aire-agua se deben principalmente a la dependencia de factores de temperatura externos

Pero esto se puede tener en cuenta a la hora de elegir un modelo, prestando atención al parámetro que indica el límite inferior de temperatura para mantener el rendimiento de HP

Antes de tomar una decisión de compra, vale la pena leer algunas reseñas que muestran las ventajas y desventajas de las bombas de calor, así como las posibilidades y el alcance del equipo.

Tipos de bombas de calor

• aire-aire;
• aire agua;
• tierra agua;
• agua agua.

La primera palabra en estas combinaciones significa el ambiente externo del cual se toma la energía. La segunda palabra es el tipo de refrigerante, que proporciona calefacción al espacio.

El uso de instalaciones geotérmicas e hidrotermales es menos rentable. El hecho es que obtener energía térmica del suelo o del agua en los embalses requiere un aumento en los costos para perforar un pozo, asegurando la protección de la parte hundida del sistema contra los efectos de la corrosión y la sedimentación. La extracción de calor del aire circundante hace funcionamiento de bombas de calor más rentable y económicamente justificado, debido a la rápida recuperación de los costos de capital. Al mismo tiempo, la vida útil del equipo es varias veces más larga.

Perspectivas para el uso de bombas de calor en el mundo

La caída de los precios del petróleo ha afectado a otros medios de transferencia de calor, por lo que ha disminuido la demanda de bombas de calor. Sin embargo, está creciendo, lo que estimula la producción. Esto depende en gran medida del hecho de que tales instalaciones puedan instalarse sin conectar la infraestructura, a excepción de la red eléctrica.

El uso de fuentes de energía alternativas en combinación con una bomba de calor le permite aumentar su eficiencia.Por ejemplo, para su funcionamiento, puede recibir electricidad de paneles solares y aerogeneradores, y utilizar colectores planos o de vacío solar.

Según los expertos, el mercado de las bombas de calor crecerá en los próximos años, a pesar del desarrollo activo de nuevos yacimientos de combustibles fósiles. Como resultado, aumentará la competencia, lo que conducirá a una disminución en el costo del equipo.

En muchos países del segundo y tercer mundo se están implementando programas gubernamentales que estimulan el uso de energías alternativas. Como resultado, esto conducirá a una amplia distribución y aumento de las ventas de instalaciones de bomba de calor.

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Muchos años de experiencia en la producción y operación de bombas de calor en el norte de Europa han permitido a nuestros compatriotas reducir la búsqueda de la forma más rentable de calentar su hogar. Existen opciones reales para cualquier petición.

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Cada uno de estos modelos no es una opción incondicional, sino básica. Si ha encontrado un VT adecuado, vea toda la línea, estudie ofertas opcionales.La gama de equipos es amplia, existe el riesgo de perder su opción ideal.

Bomba de calor aire-aire para el hogar

Los sistemas aire-aire son mejor conocidos por el público en general como acondicionadores de aire (más precisamente, sistemas divididos). A pesar de la abundancia de nombres, estamos hablando del mismo dispositivo, cuyo diseño se basa en el uso del ciclo de Carnot. Describe los procesos que tienen lugar durante la sucesiva evaporación de un líquido, fuerte compresión del gas resultante, condensación y reformación de un líquido. Durante la compresión, la temperatura del gas aumenta mucho y cuando el líquido se evapora, disminuye. Estos dos fenómenos se utilizan en frigoríficos, acondicionadores de aire y bombas de calor, sólo en los dos primeros casos el frío es un producto útil, y en el último caso el calor.

Principios de trabajo

El diseño HP aire-aire se basa en un circuito cerrado lleno de refrigerante (freón). Este circuito consta de dos partes, un evaporador y un condensador. En el evaporador, el freón líquido pasa a estado gaseoso, eliminando activamente la energía térmica del medio ambiente. El gas resultante se introduce en el compresor, donde se comprime mucho, lo que hace que aumente su temperatura. Desde el compresor, el gas caliente pasa al condensador, donde pasa a la fase líquida. Después de eso, el freón pasa a través de la válvula reductora y entra al evaporador, y todo el ciclo se repite nuevamente.

Así, para el funcionamiento de una bomba de calor aire-aire sólo se requiere un circuito cerrado con freón y dos ventiladores, lo que simplifica enormemente y reduce el coste del diseño en comparación con otro tipo de bombas de calor. Si es necesario enfriar la habitación, el aire del evaporador se suministra al interior y el flujo del condensador se descarga al exterior.

Ventajas y desventajas

Las ventajas de las bombas de calor de fuente de aire incluyen:

• versatilidad. El sistema puede enfriar o calentar la habitación sin modificaciones ni reconfiguraciones complejas
• pureza ecológica. El sistema no requiere combustible de hidrocarburo, no utiliza sustancias peligrosas para el medio ambiente
• sencillez de diseño. Instalar su bomba de calor comprada es fácil
• la posibilidad de autoproducción
• eficiencia. La calefacción por aire calienta rápidamente la habitación y tiene una inercia baja, lo que le permite enfriarla rápidamente si es necesario.
• economía. Los costos de energía del compresor y del ventilador se pagan muchas veces
• precios bajos. En comparación con otros tipos de bombas de calor, esta opción es la más económica.
• Seguridad contra incendios

También hay desventajas:

• la necesidad de usar electricidad, y el sistema no tolera cortes de energía
• el resultado del trabajo está directamente relacionado con la temperatura del aire exterior, lo que reduce la estabilidad y lo obliga a ajustar constantemente el modo de funcionamiento
• la presencia constante de polvo fino y suspensión debido a la convección activa del aire
• sonido de fondo pequeño pero perceptible durante el funcionamiento del sistema

Cálculo de capacidad de instalación

No se recomienda calcular la bomba de calor por su cuenta. Es necesario usar muchos datos especiales, coeficientes y otros valores, que solo los especialistas pueden usar. Si necesita calcular el sistema, debe ponerse en contacto con profesionales. Ellos tienen la experiencia y el conocimiento que se necesita en este negocio.

¿Cómo hacer una bomba de calor usted mismo? ↑

El coste de una bomba de calor, incluso sin llamar a especialistas para instalarla, es bastante elevado.Desafortunadamente, no todos tienen la oportunidad de gastar una cantidad tan significativa de dinero a la vez, incluso con la esperanza de ahorrar en un futuro cercano. ¿Es posible hacer una bomba de calor con tus propias manos? Sí, es bastante. Además, puedes construirlo a partir de piezas existentes o comprar repuestos usados ​​en alguna ocasión.

Entonces empecemos. Si va a instalar un sistema de calefacción similar en una casa antigua, asegúrese de verificar el estado del cableado y el medidor de electricidad. Asegúrese de que el dispositivo de medición sea de al menos 40 amperios.

En primer lugar, debe encargarse de comprar un compresor. En empresas especializadas o en un taller de reparación de refrigeración regular, puede comprar un compresor de aire acondicionado. Es bastante adecuado para nuestros propósitos. Necesita ser pegado a la pared. con soporte L-300. Ahora pasamos a la fabricación del condensador. Para hacer esto, necesitamos un tanque de acero inoxidable con un volumen de 100-120 litros. Debe cortarse por la mitad e instalarse dentro de una bobina, que es bastante fácil de hacer con un tubo de cobre de un refrigerador o un tubo de cobre de plomería común de pequeño diámetro.

¡Importante! No use un tubo de pared muy delgada; su fragilidad puede causar muchos inconvenientes durante la operación. El espesor de la pared del tubo de cobre debe ser de al menos 1 mm.

• Para obtener una bobina, tomamos un cilindro de gas u oxígeno y enrollamos un tubo de cobre a su alrededor, observando la distancia entre las vueltas.Para fijar el tubo en esta posición, la forma más fácil es tomar una esquina de aluminio perforada, que se usa para proteger las esquinas debajo de la masilla, y unirla a la bobina para que cada vuelta quede opuesta al orificio de la esquina. Esto asegurará el mismo paso de los giros y la fuerza de toda la estructura.
• Después de instalar la bobina, soldamos las mitades del tanque, sin olvidar soldar las conexiones roscadas.

Evaporador de bomba de calor casero

El evaporador puede ser un recipiente de plástico con un volumen de 60-80 litros, en el que se monta un serpentín desde una tubería con un diámetro de ¾ de pulgada. Para la entrega y el drenaje de agua Se pueden utilizar tuberías de agua normales. El evaporador también debe montarse en la pared utilizando un soporte en L del tamaño deseado. Cuando todo esté listo, es hora de invitar a un especialista en refrigeración. Es necesario para ensamblar el sistema, soldar tuberías de cobre y bombear freón.

¡Importante! Si no tiene educación especial o habilidades para trabajar con equipos de refrigeración, no intente el último paso del trabajo usted mismo. Esto puede conducir no solo a la falla de su estructura, sino también a lesiones.

Las principales variedades, sus principios de trabajo.

Todas las bombas de calor difieren entre sí en términos de fuente de energía. Las principales clases de dispositivos son: agua subterránea, agua-agua, aire-agua y aire-aire.

La primera palabra indica la fuente de calor y la segunda, en qué se convierte en el dispositivo.

Por ejemplo, en el caso de un dispositivo de agua subterránea, el calor se extrae del suelo y luego se convierte en agua caliente, que se utiliza como calentador en el sistema de calefacción.A continuación, consideraremos los tipos de bombas de calor para calefacción con más detalle.

agua subterránea

Las instalaciones de aguas subterráneas extraen el calor directamente del suelo mediante turbinas o colectores especiales. En este caso, la tierra se utiliza como fuente, que calienta el freón. Calienta el agua en el tanque del condensador. En este caso, el freón se enfría y se devuelve a la entrada de la bomba, y el agua calentada se usa como portador de calor en el sistema de calefacción principal.

El ciclo de calentamiento del líquido continúa mientras la bomba reciba electricidad de la red. El más costoso, desde el punto de vista económico, es el método de agua subterránea, ya que para la instalación de turbinas y colectores será necesario perforar pozos profundos o cambiar la ubicación del suelo en un terreno grande.

agua agua

Por su cuenta especificaciones tipo de bombas agua-agua son muy similares a los dispositivos de la clase de agua subterránea, con la única diferencia de que en este caso, el agua no se utiliza como fuente de calor principal. Como fuente, se pueden utilizar tanto aguas subterráneas como varios embalses.

Foto 2. Instalación de una estructura para una bomba de calor de agua a agua: se sumergen tuberías especiales en un depósito.

Los dispositivos de agua a agua son mucho más baratos que las bombas de tierra a agua, ya que no requieren la instalación de pozos profundos.

Referencia. Para el funcionamiento de la bomba de agua basta sumergir varias tuberías en el cuerpo de agua más cercano, por lo que no necesita perforar pozos para su funcionamiento.

aire al agua

Las unidades aire-agua reciben calor directamente del ambiente. Dichos dispositivos no necesitan un gran externo colector para recoger calor, y el aire normal de la calle se usa para calentar el freón. Después del calentamiento, el freón emite calor al agua, luego de lo cual el agua caliente ingresa al sistema de calefacción a través de las tuberías. Los dispositivos de este tipo son bastante económicos, ya que no se necesita un costoso colector para operar la bomba.

Aire

Una unidad aire-aire también recibe calor directamente del ambiente, y además no requiere de un colector externo para su funcionamiento. Después del contacto con el aire caliente, el freón se calienta, luego el freón calienta el aire en la bomba. Luego, este aire se arroja a la habitación, lo que conduce a un aumento local de la temperatura. Los dispositivos de este tipo también son bastante económicos, ya que no requieren la instalación de un costoso colector.

Foto 3. El principio de funcionamiento de una bomba de calor aire-aire. Un refrigerante con una temperatura de 35 grados ingresa a los radiadores de calefacción.

conclusiones

Con su ejemplo, los usuarios rompieron los estereotipos sobre la ineficiencia del funcionamiento de las bombas de calor aire-agua a bajas temperaturas

Importante. La bomba de calor aire-agua funciona de manera óptima en combinación con suelo calentado por agua - sistema, para lo cual no se requiere calentar el refrigerante a altas temperaturas

Si conecta radiadores de calefacción al HP, deberá aumentar su área de 3 a 4 veces para cambiar al modo de baja temperatura, sin reducir la eficiencia del trabajo. En caso de heladas severas, las bombas de calor aire-agua están respaldadas por resistencias eléctricas.

Bombas de calor: una salida en caso de falta de energía eléctrica asignada.

En caso de accidente o corte de energía, para no quedarse sin calefacción en invierno, proporcione un generador de calor independiente de respaldo, por ejemplo, un convector de gas o una estufa de chimenea.Calcule el retorno de la inversión de HP a largo plazo, teniendo en cuenta el aumento constante de los precios de los vectores de energía, la electricidad y el alto costo de conexión del gas principal. No se olvide de la facilidad de uso de las bombas de calor y de todo el sistema.

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