Bomba de calor "agua-agua": dispositivo, principio de funcionamiento, reglas para organizar la calefacción en función de ella

Tipos de colectores de agua del suelo.

El colector de una bomba de calor geotérmica puede ser de dos tipos (Fig. 2):

• Vertical;
• Horizontal.

Arroz. 2 Tipos de colectores para bombas de suelo: verticales y horizontales

Un colector vertical es una tubería larga que se baja a un pozo, cuya longitud es de 40 a 150 m Este tipo de intercambiador de calor es mejor que los horizontales porque la temperatura es más alta a tal profundidad. Si el pozo es muy profundo, el intercambiador de calor también está equipado con una carcasa protectora, y si la profundidad es relativamente pequeña, esto no es necesario.Pero una desventaja significativa de este método de colocación de yacimientos es el alto costo de dicho pozo.

Por supuesto, los expertos recomiendan perforar un pozo más profundo. Pero si la técnica o el suelo no lo permiten, se pueden hacer varios pozos. Por ejemplo, puedes hacer un pozo con una profundidad de 80 m, o puedes hacer 4 pozos de 20 m cada uno, lo principal es que el resultado total es suficiente para calentar la casa. Puede haber suelo rocoso, con el que es bastante difícil trabajar, es posible perforar pozos de no más de 15-20 metros.

Colector horizontal (Fig. 3): este tipo de colector de suelo para una bomba de suelo y agua se parece a una tubería que se coloca en posición horizontal hasta una cierta profundidad, debajo de una capa de tierra. Este colector es fácil de instalar.

Arroz. 3 Circuito externo de la bomba de agua subterránea

El área en la que se instala el colector de una bomba de calor de tierra es bastante grande, en contraste con la versión vertical, que requiere un pequeño terreno. Por regla general, un intercambiador de calor horizontal ocupa de 25 a 50 m2, y tal vez más, dependiendo del área calentada. El factor negativo de esta opción es que el área con este colector solo se puede usar para césped.

Dependiendo de varias circunstancias, el intercambiador de calor se puede colocar en zigzag, bucles, serpientes, etc.

Es muy importante cuál es la conductividad térmica del suelo en el que se instala el intercambiador de calor. Depende de la calidad de la tierra, por ejemplo, si el suelo está húmedo, la conductividad térmica es mayor, y si el suelo es arenoso, la conductividad térmica es pequeña.

Si hay muchos bucles en el intercambiador de calor, la bomba de circulación debe incluirse en la configuración.

¿Transportadores de energía a favor o en contra?

Sin embargo, eso no es todo.El aumento de los precios de los portadores de energía y los altos costos de su suministro conducen a un rápido aumento en el costo de la calefacción y la electricidad. Y esto obliga a los consumidores a buscar nuevas formas de ahorrar. Incluso de los libros de texto escolares, recordamos que la transferencia de calor fluye de los cuerpos calientes a los más fríos, pero no al revés. Nuestra experiencia centenaria no recuerda el procedimiento inverso, y la ciencia lo prueba. Sin embargo, las astutas técnicas modernas de ingeniería hacen posible transferir calor en la dirección opuesta, de un cuerpo menos calentado a uno más caliente.

Esquema de transferencia de calor en una bomba de calor.

Para nosotros no hay nada de sorprendente, por ejemplo, en el funcionamiento de la nevera. Donde el calor del congelador, cuya temperatura suele ser negativa, se libera al medio ambiente. Si este calor se usa para calentar edificios, y la cámara de refrigeración se reemplaza por una fuente de calor natural probada y en funcionamiento constante, entonces esto será la llamada bomba de calor.

Una bomba de calor aire-aire simple con la que puede calentar un espacio habitable es un acondicionador de aire familiar para todos, con una función de calefacción. Puede usarlo con éxito, porque hoy en día hay acondicionadores de aire que pueden funcionar incluso a temperaturas bajo cero significativas, hasta -15 gr. y por debajo. Sin embargo, si queremos obtener la mayor eficiencia y comodidad a la hora de calentar toda la casa de una forma tan económica (y una bomba de calor es tres veces más económica que los calentadores convencionales, o incluso más), entonces se deben utilizar sistemas más avanzados.

En una nota: muchos se preguntan: ¿cómo es eso? Porque existe una ley de conservación de la energía.¿Por qué una relación tan desproporcionada entre la transferencia de calor y el consumo de electricidad? Todo el secreto es que en una bomba de calor, la electricidad se gasta solo en el devanado electromagnético del compresor (que, por supuesto, se calienta, pero este calor no se usa para calentar la habitación), y se genera energía térmica, "aspirada " del ambiente exterior, gracias a los procesos especiales de la bomba de calor (la propia palabra bomba así lo indica). Para entender esto, necesitas saber más que un curso escolar de física. Pero intentemos repasar los conceptos básicos a continuación.

recibiendo bien

El mayor problema al instalar una bomba de calor de circuito abierto es cuando el agua se descarga desde arriba al pozo. Tan equivocado. La tubería debe ir casi hasta el fondo del pozo y elevarse de 0,5 a 1 metro. Todo lo que hay debajo debería estar hirviendo. Cuando el agua se descarga desde arriba, el pozo puede obstruirse rápidamente y dejar de recibir agua. Se produce desbordamiento. Si esto sucede con un buen menos en la calle, entonces se le proporciona la pista de patinaje. Por lo tanto, si hay un río o algún tipo de embalse cerca, un desagüe pluvial o una zanja de drenaje, es mejor conectarles el pozo receptor con una tubería de desbordamiento, en caso de desbordamiento. Si no hay nada cerca, tendrá que perforar no uno, sino dos o más pozos para la recepción. Nadie sabe la respuesta a la pregunta de cuánto durará un pozo receptor. Puede llevar muchos años o puede obstruirse después de una temporada de calefacción. Por lo tanto, la mayor desventaja de un circuito abierto es la imprevisibilidad.

Otro punto importante. El pozo receptor debe ubicarse aguas abajo del pozo de débito, a una distancia de al menos 6 metros. Esta es otra ambigüedad. Cómo determinar en qué dirección fluye un río subterráneo. La respuesta a esta pregunta se dará solo mediante experimentos.Si el agua no se hunde en el pozo de débito después de que se enciende la bomba de calor, todo está bien, lo adivinó. Si comienza a bajar la temperatura, entonces se deben cambiar los pozos y se debe mover la bomba sumergible. Las tuberías de los pozos de débito y drenaje se fabrican mejor con tuberías de HDPE, ya que es un material más económico. La confiabilidad y durabilidad de tales tuberías también es suficiente.

La opción ideal es cuando los pozos están ubicados a través del flujo subterráneo. Luego, es suficiente hacer una conexión desmontable de la tubería en el pozo del pozo, inyectar energía en ambos pozos con un tapón impermeable desmontable, y puede invertir los pozos una vez al año, cambiando los lugares de débito y recepción.

Principio de funcionamiento

Para aquellos que no estén muy versados ​​en el tema, vale la pena explicar qué es una bomba de calor aire-agua. De hecho, este es un "refrigerador al revés", un dispositivo que enfría el aire fuera de sí mismo y calienta el agua que está en el tanque. Esta agua se puede utilizar para agua caliente sanitaria o calefacción doméstica.

La bomba de calor utiliza un ciclo cerrado, solo consume electricidad. Su eficiencia se mide como la relación entre la energía eléctrica consumida y el calor recibido. La eficiencia de las bombas de calor también se mide en COP (Coeficiente de rendimiento). COP 2 corresponde a una eficiencia del 200% y significa que por 1 kW de electricidad proporcionará 2 kW de calor.

Principio de funcionamiento

El funcionamiento de la bomba de calor se debe al calor extraído del agua. Lagos, tasas, ríos, pozos, pozos se convierten en fuente de agua. La profundidad del depósito en el centro de Rusia debe ser de al menos 2 metros para que las capas inferiores no se congelen. Según la ubicación del intercambiador de calor, los depósitos de calor se dividen en:

• horizontal (los tubos se colocan en anillos en la parte inferior);
• vertical (el intercambiador de calor está ubicado verticalmente en el pozo).

Dado que los depósitos libres de heladas no se encuentran cerca de todas las casas, la mayoría de las veces las tuberías se colocan en pozos. Una bomba de calor agua-agua estándar tiene varias partes principales:

• tuberías de calefacción;
• tuberías de suministro y descarga de agua;
• evaporador (serpentín en el que se evapora el freón);
• compresor;
• condensador (bobina en la que se licua el freón).

Dependiendo de la época del año, la temperatura del agua subterránea es de 4-10 °C, varía en pequeños rangos. Esto asegura un funcionamiento estable y productivo de la bomba de calor. Se perforan dos pozos a una distancia de 8-10 m uno del otro. El agua subterránea ingresa a la tubería desde el primer pozo y sube hasta el evaporador, calentándolo. Al mismo tiempo, se alimenta freón licuado al evaporador. Como resultado de la caída de presión en el evaporador, el calor de las paredes pasa al refrigerante. El refrigerante (freón) se vuelve gaseoso.

El freón luego ingresa al compresor y se comprime. Luego ingresa al condensador, se convierte en líquido y el calor liberado como resultado de este proceso pasa al refrigerante (la mayoría de las veces es agua). El refrigerante, a su vez, calienta las tuberías del radiador. Así se calienta la casa. El agua subterránea se descarga en el segundo pozo. El diagrama de la bomba de calor proporciona una imagen completa de los principios de funcionamiento. Dado que la temperatura del agua subterránea es más estable que la temperatura de las capas inferiores de los embalses, es mucho más eficiente usar pozos. Pero aquí también hay que tener en cuenta el coste de la perforación de pozos. Se instala una bomba de calor con caldera agua-agua, calentando la estancia y calentando el agua para las necesidades domésticas.La energía eléctrica gastada en el funcionamiento de la bomba es 4-5 veces menor que la energía que genera.

Esquema de calefacción de la vivienda mediante una bomba de calor Agua-Agua

Esto es interesante: colector solar para calentar una casa privada - batería casera

Consejos útiles

En todas las etapas de la construcción de una casa, desde la etapa de diseño, debe recordarse que HP es un sistema inercial. Se puede comparar con una enorme estufa rusa, que generalmente se calentaba una vez al día durante la cocción. Luego, el calor acumulado calentó la vivienda hasta la mañana siguiente.

Las paredes hechas de troncos pesados ​​tienen un grado bastante alto de inercia térmica. En pocas palabras, se enfrían lentamente cuando la noche se vuelve más fría. Buena inercia térmica para muros gruesos de piedra, así como para hormigón pesado o ladrillo.

La poliespuma y el hormigón celular tienen buenas propiedades de aislamiento térmico. Pero debido a la baja gravedad específica, tienen una baja inercia térmica. Una bomba de calor en un edificio con paredes hechas de dichos materiales, con una fuerte caída de la temperatura exterior, no siempre podrá "bombear" suficiente calor desde el exterior hacia el sistema de calefacción de "piso caliente".

También es necesario tener en cuenta otros factores:

1. Para reducir la pérdida de calor o para no congelar las tuberías en la línea entre la casa y los pozos o el colector, es necesario tenderlas a una profundidad por debajo del nivel de congelación. En Crimea, 0,75 metros es suficiente, y en la latitud de Moscú, al menos 1,5.
2. La mayor pérdida de calor suele ser a través de las ventanas. Por lo tanto, el triple acristalamiento no es un lujo en absoluto, sino una solución de construcción económicamente sólida. La opción ideal es utilizar un vidrio que pueda reflejar los rayos infrarrojos.
3. En el caso de utilizar la opción de 2 pozos para la toma y descarga de agua, la distancia entre ellos debe ser de al menos 20 metros.
4. Es mejor probar primero un TN hecho en casa en un cuarto de servicio o en un garaje. La instalación de calefacción por suelo radiante en una zona residencial requerirá costes adicionales.

Hecho en casa de un viejo refrigerador

Es bastante difícil ensamblar una bomba de calor aire-aire a partir de compresores y condensadores individuales con sus propias manos sin conocimientos de ingeniería especializados. Pero para una habitación pequeña o un invernadero, puede usar un refrigerador viejo.

La bomba de calor de aire más simple se puede hacer a partir de un refrigerador extendiendo un conducto de aire desde la calle y colgando un ventilador en la rejilla trasera del intercambiador de calor.

Para hacer esto, debe hacer dos agujeros en la puerta frontal del refrigerador. Por el primero entrará aire de la calle en el congelador, y por el segundo inferior será devuelto a la calle.

Al mismo tiempo, durante el paso por la cámara interior, cederá parte del calor que contiene al freón.

También es posible simplemente construir la máquina de refrigeración en la pared con la puerta abierta hacia el exterior y el intercambiador de calor en la parte posterior de la habitación. Pero debe tenerse en cuenta que la potencia de dicho calentador será pequeña y consumirá mucha electricidad.

El aire de la habitación se calienta mediante un intercambiador de calor en la parte trasera del frigorífico. Sin embargo, una bomba de calor de este tipo solo puede funcionar a temperaturas exteriores no inferiores a más cinco grados centígrados.

Este aparato está diseñado para uso en interiores solamente.

En una casa de campo grande, el sistema de calefacción de aire deberá complementarse con conductos de aire que distribuyan el aire caliente de manera uniforme en todas las habitaciones.

La instalación de una bomba de calor aire-aire es extremadamente sencilla.Es necesario instalar las unidades externa e interna, y luego conectarlas entre sí con un circuito con refrigerante.

La primera parte del sistema se instala en el exterior: directamente en la fachada, cubierta o al lado del edificio. El segundo de la casa se puede colocar en el techo o en la pared.

Se recomienda montar la unidad exterior a pocos metros de la entrada de la casa y alejada de las ventanas, no se olvide del ruido que produce el ventilador.

Y el interno está instalado de modo que el flujo de aire caliente se distribuya uniformemente por toda la habitación.

Si se planea calentar una casa con varias habitaciones en diferentes pisos con una bomba de calor aire-aire, entonces deberá equipar un sistema de conductos de ventilación con inyección forzada.

En este caso, es mejor pedir un proyecto a un ingeniero competente, de lo contrario, la potencia de la bomba de calor puede no ser suficiente para todas las instalaciones.

El contador de electricidad y el dispositivo de protección deben poder soportar los picos de carga generados por la bomba de calor. Con una fuerte ola de frío fuera de la ventana, el compresor comienza a consumir electricidad muchas veces más de lo habitual.

Lo mejor es colocar una línea de suministro separada del tablero de distribución para dicho calentador de aire.

Se debe prestar especial atención a la instalación de tuberías para freón. Incluso las astillas más pequeñas del interior pueden dañar el equipo del compresor.

Aquí no puedes prescindir de las habilidades de soldadura de cobre. Por lo general, la recarga de refrigerante debe confiarse a un profesional para evitar problemas posteriores con sus fugas.

Eficiencia y principio de funcionamiento de una bomba de calor.

La eficiencia de una bomba de calor para calefacción siempre será mayor a 1. Para los sistemas geotérmicos, el factor de conversión de calor es más correcto.Si es igual a 4, significa que a una potencia de 1 kW, la bomba de calor en la salida proporciona 4 kW de energía, de los cuales 3 kW los proporciona la tierra.

El principio de funcionamiento de una bomba de calor para calentar una casa se desarrolló a principios del siglo XIX. ingeniero Sadi Carnot y fue llamado el ciclo de Carnot. Basado en esto funcionamiento de un frigorífico doméstico convencional, en el que los productos se enfrían debido a que el calor disipado se evacua a través del radiador hacia el exterior. Pero para aplicar a las casas de calefacción, cuando todo sucede exactamente lo contrario, es decir, el funcionamiento de la bomba de calor se basa en el principio del ciclo inverso de Carnot, se ha convertido recientemente.

Una bomba de calor para calefacción doméstica es un dispositivo en el que el calor de baja temperatura se convierte en calor de alta temperatura, que se utiliza para calentar. La fuente de calor es la tierra, el agua y el aire (el primero de ellos es el más extendido, ya que es eficaz (aunque importa el nivel de aislamiento térmico de la casa, el método de calefacción de la casa, etc.) y tiene un relación óptima de precio y calidades de consumo).

El funcionamiento de una bomba de calor diseñada para calentar una casa requiere electricidad, pero a un costo de 1 kW de electricidad, el rendimiento es de 4 a 6 kW de energía térmica.

Además de calentar la casa en verano, la bomba de calor puede funcionar como aire acondicionado, para lo que basta con que el sistema sea capaz de funcionar a la inversa. Las bombas de calor se clasifican en varios tipos:

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

La siguiente es una descripción detallada de cómo funcionan los diferentes tipos de bombas de calor para calentar una casa.

Tecnología de montaje

El montaje de este tipo de equipos se realiza en varias etapas:

• se está elaborando un proyecto;
• se ensamblan las comunicaciones del colector;
• se instala una bomba de calor en el sistema;
• el equipo está instalado dentro de la casa;
• se está llenando de refrigerante.

A continuación, consideraremos cómo instalar una bomba de calor llave en mano con sus propias manos paso a paso.

Como hacer un proyecto

Antes de proceder con el montaje de comunicaciones de este tipo, por supuesto, se deben realizar todos los cálculos necesarios. El trabajo de la parte externa del sistema debe estar totalmente coordinado con el trabajo de la parte interna. Los cálculos se realizan según el tipo de equipo seleccionado. Para colectores horizontales, se realizan de la siguiente manera:

• Se determina la cantidad de anticongelante necesaria. En este caso, se utiliza la fórmula Vs = Qo 3600 / (1.05 3.7 t), donde Qo es la potencia térmica de la fuente, t es la diferencia de temperatura entre las líneas de suministro y retorno. El parámetro Qo se calcula como la diferencia entre la potencia de la bomba y la potencia eléctrica utilizada para calentar el refrigerante.
• Se determina la longitud requerida del colector. La fórmula de cálculo en este caso se ve así: L = Qo / q, donde q es el calor específico removido. El valor de este último indicador depende del tipo de suelo del sitio. Para arcilla, por ejemplo, es de 20 W por rm, para arena - 10 W, etc.
• Se determina el área requerida para colocar el colector. En este caso, el cálculo se realiza según la fórmula A = L da, donde da es el paso de tendido de la tubería.

La potencia de la bomba de calor se determina aproximadamente a razón de 70 W de calor por 1 m2 con una altura de techo de 2,7 m Las tuberías colectoras generalmente se colocan a una distancia de 0,8 m entre sí o un poco más.

Cómo montar una bomba de calor

Este tipo de equipo es bastante caro. El diseño de una bomba de calor es relativamente simple. Por lo tanto, puedes intentar hacerlo tú mismo. Este procedimiento se realiza así:

• Se compra un compresor (el equipo de un acondicionador de aire es adecuado).
• La carcasa del condensador está hecha. Para ello, se corta por la mitad un depósito de acero inoxidable de 100 litros.
• Se está haciendo una bobina. Un cilindro de gas u oxígeno se envuelve con un tubo de cobre del refrigerador. Este último se puede fijar con esquinas perforadas de aluminio.
• La bobina se instala en el cuerpo, después de lo cual se sella este último.
• Un evaporador está hecho de un recipiente de plástico de 80 litros. Se monta una bobina de un tubo de ¾ de pulgada.
• Las tuberías de agua están conectadas al evaporador para entregar y drenar el agua.
• El sistema está lleno de refrigerante. Esta operación debe confiarse a un especialista. Con acciones ineptas, no solo puede arruinar el equipo ensamblado, sino también lesionarse.

Instalación de colector de comunicaciones.

La tecnología para instalar el circuito externo del sistema de calefacción también depende de su tipo. Para un colector vertical, se perforan pozos con una profundidad de 20-100 m, debajo de uno horizontal, se abren zanjas con una profundidad de 1,5 m, y en la siguiente etapa, se colocan tuberías. Los árboles no deben crecer cerca del colector horizontal, ya que sus raíces pueden dañar la red. Para el montaje de estos últimos se pueden utilizar tuberías de polietileno de baja presión.

Equipo de instalación

Esta operación se realiza de la forma habitual. Es decir, se instalan radiadores de calefacción en el local, se tienden líneas y se conectan a la caldera.Un tanque de expansión, un filtro y una bomba de circulación en el bypass están montados en la tubería de retorno. También puede montar y conectar un sistema de "suelo caliente" a la bomba de calor. En la etapa final, el tipo de refrigerante seleccionado se vierte en los circuitos externo e interno.

Como puede ver, puede montar la bomba de calor y el colector usted mismo. Tecnológicamente, el procedimiento no es particularmente complicado. Sin embargo, a diferencia de otros tipos de equipos similares, el montaje de un sistema de este tipo, incluso de tipo horizontal, es una operación físicamente bastante laboriosa. Perforar pozos para perforación vertical por su cuenta sin equipo especial es prácticamente imposible. Por lo tanto, puede valer la pena contratar especialistas para realizar cálculos y trabajar en el montaje del sistema. Hoy en día existen empresas en el mercado que instalan equipos como una bomba de calor llave en mano.

¿Qué es una bomba de calor para calentar una casa privada? ¿Como funciona?

Un dispositivo especial que es capaz de extraer calor del ambiente se llama bomba de calor.

Dichos dispositivos se utilizan como método principal o adicional de calefacción de espacios. Algunos dispositivos también funcionan para la refrigeración pasiva del edificio, mientras que la bomba se utiliza tanto para la refrigeración en verano como para la calefacción en invierno.

La energía del medio ambiente se utiliza como combustible. Dicho calentador extrae calor del aire, el agua, las aguas subterráneas, etc., por lo que este dispositivo se clasifica como una fuente de energía renovable.

¡Importante! Estas bombas requieren una conexión eléctrica para funcionar. La composición de todos los dispositivos térmicos incluye un evaporador, un compresor, un condensador y una válvula de expansión.Dependiendo de la fuente de calor, se distinguen agua, aire y otros dispositivos.

El principio de funcionamiento es muy similar al principio del refrigerador (solo el refrigerador arroja aire caliente y la bomba absorbe calor)

Dependiendo de la fuente de calor, se distinguen agua, aire y otros dispositivos. El principio de funcionamiento es muy similar al principio del refrigerador (solo el refrigerador arroja aire caliente y la bomba absorbe calor)

La composición de todos los dispositivos térmicos incluye un evaporador, un compresor, un condensador y una válvula de expansión. Dependiendo de la fuente de calor, se distinguen agua, aire y otros dispositivos. El principio de funcionamiento es muy similar al de un frigorífico (solo el frigorífico emite aire caliente y la bomba absorbe calor).

La mayoría de los dispositivos funcionan tanto a temperaturas positivas como negativas; sin embargo, la eficiencia del dispositivo depende directamente de las condiciones externas (es decir, cuanto mayor sea la temperatura ambiente, más potente será el dispositivo). En general, el dispositivo funciona de la siguiente manera:

1. La bomba de calor entra en contacto con las condiciones ambientales. Normalmente, el aparato extrae calor de la tierra, el aire o el agua (según el tipo de dispositivo).
2. Se instala un evaporador especial dentro del dispositivo, que se llena con refrigerante.
3. Al entrar en contacto con el medio ambiente, el refrigerante hierve y se evapora.
4. Después de eso, el refrigerante en forma de vapor ingresa al compresor.
5. Allí se encoge; debido a esto, su temperatura aumenta considerablemente.
6. Después de eso, el gas calentado ingresa al sistema de calefacción, lo que conduce al calentamiento del refrigerante principal, que se usa para calentar el espacio.
7. El refrigerante se enfría poco a poco. Al final, vuelve a convertirse en líquido.
8. Luego, el refrigerante líquido ingresa a una válvula especial, lo que reduce significativamente su temperatura.
9. Al final, el refrigerante ingresa nuevamente al evaporador, luego de lo cual se repite el ciclo de calentamiento.

Foto 1. El principio de funcionamiento de una bomba de calor tierra-agua. El azul indica frío, el rojo indica calor.

ventajas:

• Amabilidad con el medio ambiente. Dichos dispositivos son fuentes de energía renovables que no contaminan la atmósfera con sus emisiones (mientras que el gas natural produce gases de efecto invernadero dañinos y la electricidad se usa a menudo para quemar carbón, que también contamina el aire).
• Buena alternativa al gas. Una bomba de calor es ideal para calentar espacios en los casos en que el uso de gas es difícil por una u otra razón (por ejemplo, cuando la casa está lejos de los principales servicios públicos). La bomba también se compara favorablemente con la calefacción de gas en que la instalación de dicho dispositivo no requiere permiso estatal (pero al perforar un pozo profundo, aún debe obtenerlo).
• Fuente de calor adicional económica. La bomba es ideal como fuente de energía auxiliar económica (la mejor opción es usar gas en invierno y una bomba en primavera y otoño).

Defectos:

1. Restricciones térmicas en caso de utilizar bombas de agua. Todos los dispositivos térmicos funcionan bien a temperaturas positivas, mientras que en el caso de funcionamiento a temperaturas negativas, muchas bombas dejan de funcionar. Esto se debe principalmente al hecho de que el agua se congela, lo que imposibilita su uso como fuente de calor.
2. Puede haber problemas con los dispositivos que usan agua como calor. Si se usa agua para calentar, será necesario encontrar una fuente estable. En la mayoría de los casos, se debe perforar un pozo para esto, por lo que los costos de instalación del dispositivo pueden aumentar.

¡Atención! Las bombas generalmente cuestan de 5 a 10 veces más que una caldera de gas, por lo tanto, el uso de dichos dispositivos para ahorrar dinero en algunos casos puede no ser práctico (para que la bomba valga la pena, deberá esperar varios años)

El principio de funcionamiento de las bombas de calor.

Cabe señalar que casi cualquier medio tiene energía térmica. ¿Por qué no utilizar el calor disponible para calentar su hogar? Una bomba de calor ayudará con esto.

El principio de funcionamiento de una bomba de calor es el siguiente: el calor se transfiere al refrigerante desde una fuente de energía con bajo potencial. En la práctica, todo sucede de la siguiente manera.

El refrigerante pasa a través de tuberías que están enterradas, por ejemplo, en el suelo. Luego, el refrigerante ingresa al intercambiador de calor, donde la energía térmica recolectada se transfiere al segundo circuito. El refrigerante, que se encuentra en el circuito externo, se calienta y se convierte en gas. Después de eso, el refrigerante gaseoso pasa al compresor, donde se comprime. Esto hace que el refrigerante se caliente aún más. El gas caliente va al condensador, y allí el calor pasa al refrigerante, que ya calienta la casa.

Calefacción geotérmica en casa: cómo funciona

Los sistemas de refrigeración se organizan según el mismo principio. Esto significa que las unidades de refrigeración se pueden usar para enfriar el aire interior.

Tipos de bombas de calor

Hay varios tipos de bombas de calor. Pero la mayoría de las veces, los dispositivos se clasifican según la naturaleza del refrigerante en el circuito externo.

Los dispositivos pueden extraer energía de

• agua,
• suelo,
• aire.

La energía resultante en la casa se puede utilizar para calentar espacios, para calentar agua. Por lo tanto, existen varios tipos de bombas de calor.

Bombas de calor: suelo - agua

La mejor opción para la calefacción alternativa es obtener energía térmica del suelo. Entonces, ya a una profundidad de seis metros, la tierra tiene una temperatura constante e invariable. Se utiliza un líquido especial como portador de calor en las tuberías. El contorno exterior del sistema está hecho de tubos de plástico. Las tuberías en el suelo se pueden colocar vertical u horizontalmente. Si las tuberías se colocan horizontalmente, se debe asignar un área grande. Cuando las tuberías se instalan horizontalmente, es imposible utilizar la tierra con fines agrícolas. Solo puede arreglar céspedes o plantas anuales.

Para disponer las tuberías verticalmente en el suelo, es necesario hacer varios pozos de hasta 150 metros de profundidad. Esta será una bomba geotérmica eficiente, ya que la temperatura es alta a gran profundidad cerca de la tierra. Las sondas profundas se utilizan para la transferencia de calor.

Tipo de bomba de agua a agua

Además, el calor se puede obtener del agua, que se encuentra a gran profundidad bajo tierra. Se pueden utilizar estanques, aguas subterráneas o aguas residuales.

Cabe señalar que no existen diferencias fundamentales entre los dos sistemas. Se requieren los costos más pequeños cuando se crea un sistema para obtener calor de un depósito. Las tuberías deben llenarse con refrigerante y sumergirse en agua.Se necesita un diseño más complejo para crear un sistema para generar calor a partir del agua subterránea.

Bombas aire-agua

Es posible recolectar calor del aire, pero en regiones con inviernos muy fríos, dicho sistema no es efectivo. Al mismo tiempo, la instalación del sistema es muy sencilla. Solo necesita seleccionar e instalar el dispositivo deseado.

Un poco más sobre el principio de funcionamiento de las bombas geotérmicas.

Para la calefacción es muy ventajoso utilizar bombas de calor. Las casas con un área de más de 400 metros cuadrados pagan los costos del sistema muy rápidamente. Pero si su casa no es muy grande, puede hacer un sistema de calefacción con sus propias manos.

Primero necesitas comprar un compresor. Es adecuado un dispositivo que esté equipado con un acondicionador de aire convencional. Lo montamos en la pared. Puedes hacer tu propio condensador. Es necesario hacer una bobina con tubos de cobre. Se coloca en una caja de plástico. El evaporador también se monta en la pared. La soldadura, el relleno con freón y trabajos similares deben ser realizados únicamente por un profesional. Las acciones ineptas no conducirán a un buen resultado. Además, puedes lesionarte.

Antes de poner en funcionamiento la bomba de calor, es necesario comprobar el estado de la electrificación de la vivienda. La potencia del medidor debe ser de 40 amperios.

Bomba de calor geotérmica casera

Tenga en cuenta que una bomba de calor creada por uno mismo no siempre está a la altura de las expectativas. La razón de esto es la falta de cálculos térmicos correctos. El sistema tiene poca potencia y los costos de mantenimiento están aumentando

Por lo tanto, es importante realizar todos los cálculos con precisión.

Características del sistema termal aire-agua.

La bomba de calor a la que se dedica este artículo, a diferencia de otras modificaciones de dicho dispositivo (en particular, agua a agua y tierra a agua), tiene una serie de ventajas:

• ahorra electricidad;
• la instalación no requiere obras de tierra a gran escala, perforación de pozos, obtención de permisos especiales;
• Si conecta el sistema a paneles solares, puede asegurar su completa autonomía.

Una ventaja significativa de un sistema térmico que extrae la energía del viento y la transfiere al agua es la seguridad ambiental al cien por cien.

Antes de continuar con el diseño de la bomba, es necesario averiguar en qué casos el sistema se manifiesta de la manera más eficiente posible y cuándo su uso no es práctico.

Un sistema de bomba de calor que extrae energía de la masa de aire se puede utilizar para calentar todo tipo de portadores de calor utilizados en el CIS: agua, aire, vapor

Especificaciones de aplicación y trabajo.

La bomba de calor trabaja productivamente exclusivamente en el rango de temperatura de -5 a +7 grados. A una temperatura del aire de +7, el sistema generará más calor del necesario, y con un indicador por debajo de -5, no será suficiente para calentar. Esto se debe al hecho de que el freón concentrado en la estructura hierve a una temperatura de -55 grados.

En teoría, el sistema puede generar calor incluso con heladas de 30 grados, pero no será suficiente para calentar, porque la salida de calor depende directamente de la diferencia entre el punto de ebullición del refrigerante y la temperatura del aire.

Por lo tanto, los residentes de las regiones del norte, donde los resfriados llegan antes, este sistema no funcionará, y en los hogares de las regiones del sur, puede servir efectivamente durante varios meses fríos.

Si se instalan baterías estándar en la habitación, la bomba de calor funcionará de manera menos eficiente. Lo mejor de todo es que el dispositivo aire-agua se combina con convectores y otros radiadores con un área grande, así como con sistemas de tipo agua de "piso caliente", "pared caliente".

Además, la habitación en sí debe estar bien aislada del exterior, tener ventanas integradas de varias cámaras que proporcionen un mejor aislamiento térmico que las de madera o plástico ordinarias.

La bomba de calor interactúa mejor con el sistema de agua de "piso caliente", que no requiere calentar el refrigerante por encima de 40 - 45 ºC

Una bomba de calor casera puede calentar efectivamente casas de hasta 100 metros cuadrados. m y está garantizado para producir una potencia de 5 kW. Debe entenderse que el freón no se puede verter con la calidad suficiente en una estructura creada en el hogar, por lo que debe contar con su punto de ebullición a -22 grados.

El dispositivo de montaje doméstico es ideal para suministrar calor a un garaje, invernadero, cuarto de servicio, pequeña piscina privada, etc. El sistema se usa generalmente como calefacción adicional.

Se requerirá en todo caso termo eléctrico u otro equipamiento tradicional para la temporada de calefacción. Durante heladas severas (-15-30 grados), se recomienda apagar la bomba de calor para evitar derrochar electricidad, ya que durante este período su eficiencia no supera el 10%.

Las bombas de calor suministran la energía suficiente para calentar el agua de piscinas privadas cubiertas (+)

Cómo funciona el sistema

La sustancia de trabajo en la estructura es el aire. A través de la unidad exterior, que está instalada en la calle, el oxígeno ingresa al evaporador a través de tuberías, donde interactúa con el refrigerante.

El freón bajo la influencia de la temperatura se vuelve gaseoso (porque hierve a -55 grados) y en forma calentada bajo presión ingresa al compresor. El dispositivo comprime el gas, aumentando así su temperatura.

El freón caliente ingresa al circuito del tanque de almacenamiento (condensador), donde el calor se transfiere al agua, que luego se puede usar para organizar la calefacción y el ACS. En el condensador, el freón pierde solo una parte de su calor y aún se encuentra en estado gaseoso.

Al pasar por el acelerador, se rocía el refrigerante, como resultado de lo cual su temperatura disminuye. El freón se vuelve líquido y de esta forma pasa al evaporador. El ciclo se repite.

La figura muestra esquemáticamente la implementación del principio de una bomba de calor elemental, dividida por un compresor y un expansor en dos circuitos: alta y baja presión.

Aquellos que deseen construir de forma independiente una bomba de calor a partir de materiales de desecho y equipos obsoletos, por ejemplo, de un refrigerador viejo, serán ayudados por la información presentada en el artículo que recomendamos.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

El video presentará el principio de funcionamiento y las características del dispositivo:

Como resultado, podemos concluir que una bomba de calor agua-agua se considera un equipo eficaz y respetuoso con el medio ambiente diseñado para calentar casas de hasta 150 metros cuadrados. La disposición de un área más grande ya puede requerir estudios de ingeniería bastante complejos.

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