Bomba de calor aire-aire: principio de funcionamiento, dispositivo, selección y cálculos.

Dispositivo de bomba de calor

El principio de funcionamiento se conoce desde hace mucho tiempo. Hay tres circuitos herméticos cerrados: interno, compresor, externo.

Componentes principales:

1. Sistema de calefacción. Lo mejor es utilizar calefacción por suelo radiante. Una opción adicional es el suministro de agua caliente.
2. Condensador. Transfiere la energía recolectada del exterior del refrigerante (generalmente freón) al portador de calor (agua) para calentar.
3. Evaporador. Selecciona la energía térmica del refrigerante (por ejemplo, etilenglicol) que circula en el circuito externo.
4. Compresor. Bombea el refrigerante del evaporador, convirtiéndolo de un estado gaseoso a un estado líquido, aumentando la presión y enfriándolo en el condensador.
5. Válvula de expansión. Instalado con un evaporador. Regula el flujo de refrigerante.
6. Contorno exterior. Se coloca en el fondo de un depósito o se baja a pozos.
7. Las bombas del contorno interior y exterior.
8. Automatización.Controla el sistema de acuerdo con una cantidad predeterminada de calefacción de espacios y cambios en la temperatura exterior.

El contorno exterior en el estanque cerca del edificio se ve así.

El colector es efectivo todo el año. En invierno, a más de 3 metros de profundidad, la temperatura del agua es suficiente para calentar.

Después del evaporador, el refrigerante pasa por el compresor donde su presión y temperatura aumentan. Luego en el condensador cede calor al sistema de calefacción.

Luego, el refrigerante pasa a través de un orificio donde la presión cae bruscamente debido a la expansión. Tras la transición a un estado gaseoso, la temperatura del refrigerante disminuye casi instantáneamente. Este proceso se puede sentir en la práctica al repostar un encendedor de gas con una lata de gas licuado. Una diferencia de temperatura significativa contribuye a la absorción eficiente de calor por parte del refrigerante del circuito externo.

También hay una opción de colector abierto. Posible cuando el agua es de buena calidad. Entonces el sistema y la bomba no están amenazados por sedimentación, deposición de sales de dureza, corrosión acelerada.

Dichos generadores de calor recibieron aplicación práctica solo después de las crisis energéticas de los años 70 del siglo pasado.

Hasta entonces, su desarrollo se vio obstaculizado por el bajo costo relativo de las fuentes de energía: petróleo, gas, etc. Además, la imperfección de la tecnología obstaculizó la introducción masiva de la innovación.

¿Es posible la instalación de bricolaje?

A pesar de la complejidad técnica de las bombas de calor, se pueden instalar de forma independiente. Para ser más precisos, puede hacer todo el "trabajo sucio" con sus propias manos: colocar tuberías técnicas y redes eléctricas, colgar unidades interiores y exteriores.La documentación del pasaporte para cada tipo específico de bomba de calor contiene información completa sobre las condiciones de instalación de los bloques, la pendiente, la longitud y las curvas permitidas de las rutas técnicas.

Todo lo que queda después es invitar a un especialista que verificará la correcta instalación del sistema y se asegurará su correcta puesta en marcha. No puede hacer este trabajo usted mismo: necesita equipos para limpiar y desairear el sistema, cargar refrigerante; en general, este proceso es bastante tecnológico y complejo.

Cabe destacar que la instalación de dichos sistemas de aire acondicionado no se realiza "sobre la marcha". Se requiere un cálculo preliminar detallado, en particular, es necesario determinar la clase de equipo adecuado para condiciones climáticas específicas y calcular su potencia suficiente. Por supuesto, la calefacción urbana basada en bombas de calor provoca aún más dificultades en el diseño y la coordinación del trabajo con los contratistas de la construcción.

Reglas básicas de instalación

Para una instalación de alta calidad de un calentador de circulación natural, se deben seguir los siguientes pasos importantes:

1. Es preferible colocar calentadores de radiador debajo de las ventanas a la misma altura.
2. Instalar la caldera.
3. Instalar tanque de expansión.
4. Conecte los elementos instalados con tuberías.
5. Coloque el refrigerante en el sistema de calefacción y verifique que no haya fugas en todos los componentes.
6. Enciende la caldera y disfruta del calor de tu hogar.

Información importante de los instaladores:

1. La caldera debe instalarse lo más bajo posible.
2. Las tuberías deben colocarse con una pendiente hacia atrás.
3. Se recomienda evitar un gran número de devanados en el sistema.
4. Utilice tuberías de gran diámetro.

Esperamos haber revelado todos los matices de un sistema de calefacción sin bomba que ayudará a calentar su hogar.

Para obtener información sobre cómo instalar un sistema de calefacción sin bomba, consulte la explicación del circuito por gravedad en el siguiente video:

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Actualmente, las bombas de circulación están disponibles como opción en los sistemas de calentamiento de fluidos. Se utilizan para calentar todo tipo de combustible.

En la mayoría de los casos, la instalación de una bomba adicional en el sistema de circulación natural aumenta significativamente la velocidad de movimiento y el calentamiento de la habitación. El dispositivo en sí no tiene un diseño particularmente complejo y es de tamaño pequeño.

Se debe prestar especial atención a los parámetros de la bomba y el sistema adicionales.

Durabilidad y mantenimiento del sistema

Muchos pueden asustarse por la vida útil del sistema de 7 a 10 años declarada por el fabricante. En la práctica, esta cifra es significativamente mayor, solo una bomba de calor puede perder rendimiento con el tiempo.

Esto se debe principalmente a la fuga gradual del refrigerante al ambiente externo y su contaminación con humedad y otras impurezas. En este caso, se proporciona un procedimiento de mantenimiento bastante simple, que consiste en limpiar el refrigerante y reponer su concentración.

El desgaste de los componentes mecánicos, como un compresor o un ventilador, es inevitable. Sin embargo, una buena bomba de calor prevé la posibilidad de sustitución modular de sus componentes. La durabilidad del equipo está enteramente determinada por las condiciones de su funcionamiento y la perfección técnica del sistema.Trabajar al límite, formación de hielo periódica de la unidad exterior y otras violaciones del modo de funcionamiento normal: esto es lo que debe excluirse desde el principio para que el equipo tenga tiempo de pagarse por sí mismo y al mismo tiempo traer el deseado calidez y confort de uso a la casa.

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Pros y contras

Los beneficios de usar una bomba de calor incluyen:

1. Posibilidad de aplicación en pueblos remotos donde no hay gasoducto.
2. Consumo económico de electricidad solo para el funcionamiento de la propia bomba. Los costes son mucho más bajos que cuando se utilizan aparatos eléctricos para la calefacción de espacios. Una bomba de calor no consume más energía que un frigorífico doméstico.
3. Capacidad de utilizar un generador diesel y paneles solares como fuente de energía. Es decir, en caso de un corte de energía de emergencia, la calefacción de la casa no se detendrá.
4. La autonomía del sistema, en el que no es necesario añadir agua y controlar el trabajo.
5. Respeto al medio ambiente de la instalación. Durante el funcionamiento de la bomba no se forman gases ni se producen emisiones a la atmósfera.
6. Seguridad del trabajo. El sistema no se sobrecalienta.
7. Versatilidad. Puede instalar una bomba de calor para calefacción y refrigeración.
8. Durabilidad de funcionamiento. El compresor requiere reemplazo una vez cada 15 a 20 años.
9. La liberación del local, que estaba destinado a sala de calderas. Además, no hay necesidad de comprar y almacenar combustibles sólidos.

Desventajas de las bombas de calor:

1. La instalación es cara, aunque se amortiza en cinco años;
2. En las regiones del norte, se requerirá el uso de dispositivos de calefacción adicionales;
3. La instalación del suelo, aunque levemente, viola el ecosistema del sitio: no funcionará para usar el territorio para un jardín o huerta, estará vacío.

El funcionamiento del sistema de calefacción de dicha bomba.

El principio de funcionamiento de la propia instalación se ha descrito anteriormente. Como resultado, el portador de calor se calienta en el segundo circuito del intercambiador de calor, que luego servirá como fuente de calor para calentar el edificio o las habitaciones individuales.

La opción clásica para distribuir el refrigerante calentado es conectar el intercambiador de calor con dos líneas separadas al colector de distribución y al calentador de agua. A su vez, los calentadores, la calefacción por suelo radiante y otros equipos están conectados al peine. Tal distribución es necesaria debido a los diferentes modos de operación de los sistemas de agua caliente y calefacción.

La línea de bombas de calor aire-agua determina la potencia de las instalaciones de 2 a 120 kW, lo que le permite elegir equipos para calefacción y suministro de agua caliente de un edificio residencial de cualquier tamaño.

modo aire frio

El diseño de las bombas de calor permite no solo calentar la casa en invierno, sino también proporcionar aire fresco en los días calurosos del verano. Para ello, se inicia la circulación del refrigerante en ciclo inverso. Sin embargo, el enfriamiento de los dispositivos de calefacción no proporcionará el efecto deseado, ya que el aire frío que desciende no podrá crear condiciones cómodas en todo el volumen de la habitación. Por lo tanto, para usar la unidad aire-agua para aire acondicionado, se requiere un convector soplado por un ventilador.

Además, en el circuito de circulación se instalan adicionalmente una válvula de 4 vías, una segunda válvula de mariposa y 2 tuberías.Cuando se cambia la válvula, la línea se cierra en la dirección del acelerador de "invierno" y se abre en la dirección del "verano", y el refrigerante enfriado se suministra al convector. El calentamiento de agua caliente también se desactivará.

El costo de dicha mejora, teniendo en cuenta el equipo, los materiales y el trabajo adicionales, puede ser bastante comparable al costo de un acondicionador de aire. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, será bastante razonable negarse a operar en modo dividido y simplemente comprar una unidad de aire acondicionado.

¿Por qué no madera?

Los vecinos utilizan mayoritariamente estufas de leña, pero esta opción inicialmente no fue de su agrado. Todos los años es necesario realizar suministros de combustible, limpiar la caldera, controlar su combustión. Con electricidad, todo es mucho más simple: presionaste el interruptor de palanca, se calentó. La única desventaja de este método es el alto costo de la electricidad. En el momento en que se puso en marcha el sistema de calefacción, un kilovatio-hora en la Región de Moscú costaba 5,29 rublos.

Naturalmente, queríamos utilizar un recurso tan valioso de la forma más económica posible, por lo que nos decidimos por una bomba de calor aire-aire. Esta es la versión más barata, funciona casi como un aire acondicionado.

Sistema de calefacción basado en bomba de calor

La energía térmica producida por la bomba de calor se puede utilizar de cualquier manera. Como regla general, dicho equipo se usa para calentar agua, que luego se usa para el suministro de agua caliente (cocina, baño, baño) y para calefacción.

La práctica demuestra que es mejor usar calefacción por suelo radiante que calefacción con radiadores. Además del hecho de que este es un calor suave y no requiere calentar el agua a una temperatura alta, hay un tercero, e importante en términos de economía.

Cuanto menor sea la temperatura del agua a calentar, mayor será la eficiencia de cualquier bomba de calor.Si para radiadores el agua debe calentarse hasta 50-55 grados, entonces para pisos cálidos - 30-35 grados. Incluso si la temperatura del agua de entrada es de 1 a 2 grados, la diferencia de eficiencia será de alrededor del 30 %.

El aire se utiliza a menudo para la calefacción de espacios. Esto es especialmente efectivo en regiones donde las temperaturas no descienden por debajo de 0, y también si se utiliza una bomba de calor como fuente adicional de energía térmica.

Lo más conveniente es utilizar fancoils para ello, pero para su instalación tendrás que construir un falso techo o sacrificar la estética. Si hay ventilación forzada, puede utilizarla para suministrar aire caliente.

Ahora las bombas de calor no están tan extendidas en la CEI como en otros países. Todavía tenemos fuentes de calor tradicionales baratas como el carbón, el gas y la madera. Pero la situación cambia constantemente y las bombas de calor se utilizan cada vez más para calentar viviendas y edificios no residenciales.

En este artículo, tratamos de describir en detalle los pros y los contras de los diferentes tipos de bombas de calor. Esperamos que te haya sido útil. ¡No olvides compartir la publicación con tus amigos!

¿Ventajas o desventajas?

Dado que estos dispositivos aparecieron con nosotros hace relativamente poco tiempo, muchos rusos todavía los tratan con gran desconfianza. En EE. UU., Europa y Japón se han utilizado durante mucho tiempo y con éxito. Sin embargo, no se puede decir que dicho equipamiento sea un absoluto misterio para nuestro país, “terra incognita”.

En la URSS, también se llevaron a cabo experimentos con respecto a tales fuentes de energía alternativas. Sin embargo, esta tecnología no ha sido ampliamente adoptada.

Por lo tanto, es importante entender por qué, y ¿tiene mucho sentido reemplazar los sistemas familiares con una novedad ecológica? El prefijo "eco" en este caso puede significar tanto ecología como economía.

Ventajas

La primera e indudable ventaja de las bombas de calor es el importante ahorro energético. Sí, ellos, a diferencia de los colectores solares, lo necesitan, pero en cantidades mucho más pequeñas. Por ejemplo, una caldera (o calentador) eléctrica consume tanta energía como calor produce. Una bomba de calor, por el contrario, gasta un mínimo de electricidad y produce de tres a siete veces más calor. El equipo puede gastar 5 kWh, pero emite al menos 17 kWh de calor. La alta eficiencia es la cualidad más atractiva de las calderas térmicas.

1. Serios ahorros de energía. Los precios de todos los tipos de combustible aumentan inexorablemente, y una bomba de calor le permitirá obtener más calor con costos de energía reducidos.
2. Posibilidad de instalación en cualquier zona, ya que el aire, el agua o el suelo pueden convertirse en fuente de calor. Equipos particularmente relevantes para sitios ubicados lejos del gasoducto.
3. Reversibilidad de la instalación. Las bombas de calor son universales. En invierno brindan calidez, en verano caluroso brindan la oportunidad de brindar frescura a la habitación. Sin embargo, no todos los modelos cuentan con esta función.
4. Durabilidad. El equipo que se cuida adecuadamente puede funcionar sin problemas durante 25 a 50 años. Es posible que sea necesario reemplazar el compresor cada 10-15 (máximo 20) años.
5. Posibilidad de uso en cualquier condición: donde no hay electricidad, se instala un motor de gasolina o diesel.
6. Ahorro en mantenimiento. El equipo no requiere grandes gastos para ello.
7. Funcionamiento ininterrumpido a -15°.
8. Automatización completa de la bomba de calor.
9. Seguridad para el medio ambiente.
10. Fuente de calor libre.

Además de las ventajas, los sistemas también tienen debilidades.

Defectos

Éstos incluyen:

1. El precio de las bombas de calor y el costo de organizar un sistema geotérmico. Además, el equipo no se amortizará de inmediato. Los propietarios tendrán que esperar al menos 5 años. La excepción son los dispositivos aéreos que no requieren inversiones adicionales.
2. La necesidad de agregar una fuente de calor adicional en aquellas regiones donde la temperatura suele ser inferior a -20 °. Tal sistema se llama bivalente. Si falla la bomba de calor, se conecta el generador de calor (caldera de gas, calentador eléctrico).
3. El respeto al medio ambiente todavía está en duda. No hay amenaza para los humanos, pero existe para el ecosistema. Por ejemplo, los microorganismos, anaerobios, viven en el suelo. Con un fuerte enfriamiento del espacio cerca de las tuberías, se enfrentan a una muerte inminente.
4. Casi una necesidad proporcionar una red eléctrica trifásica en la casa. Para el correcto funcionamiento de la bomba de calor es necesario minimizar las caídas de tensión que pueden provocar una avería en la instalación.

El uso de dicho equipo es óptimo en sistemas donde se usa un refrigerante de baja temperatura, por ejemplo, un "piso caliente".

Para comprender si vale la pena comprar e instalar una bomba de calor, los propietarios deberán evaluar todos los pros y los contras. Los principales "oponentes" son el ahorro de energía (combustible) y los graves costos de compra e instalación. Las desventajas significativas de HP incluyen baja eficiencia en la estación fría, sin embargo, hay modelos que pueden generar calor incluso a -35 °. Pero tendrás que pagar aún más por ellos.

¿Vale la pena gastar dinero en la compra e instalación de una bomba de calor? Cada uno decide por sí mismo. Una inversión única le dará la oportunidad de olvidarse de las grandes facturas de calefacción para siempre. Además, su total seguridad para los residentes y casi total seguridad para el medio ambiente, atestigua a favor del equipo.