Una bomba de calor és una cosa interessant, però cara. El cost aproximat dels equips + dispositius de circuits externs oscil·la entre els 300 i els 1.000 dòlars per 1 kW de potència. Conegut el "maneig" del poble rus, és fàcil suposar que més d'una bomba de calor feta a mà funciona a la immensitat de la nostra àmplia i diversa pàtria. Molt sovint, hi ha dispositius casolans fabricats per "neveres". I això és comprensible, ja que la bomba de calor i el congelador funcionen segons el mateix principi, només es tracta que el sistema de calefacció s’enfoca a recollir calor, no a eliminar-lo, i el compressor s’utilitza amb una potència superior.
Llegiu aquí com funciona.
Què pot ser una font de calor per a una bomba de calor
La calor per escalfar l'habitació es pot treure de l'aire exterior. Però aquí inevitablement sorgiran dificultats en el funcionament: les fluctuacions de temperatura, fins i tot mitjanes diàries, són massa grans, sense oblidar el fet que la bomba de calor mostra una eficiència normal a temperatures superiors a 0o C. I quantes regions tenim aquesta imatge a l’hivern? ? A la primavera, i fins i tot no aviat, ni a tot el territori, ni tot el temps.
Qualsevol entorn pot ser una font de calor per a la vostra llar amb bomba de calor
Una font de calor situada a l’aigua sembla molt més acceptable. Si hi ha un riu, un llac o un estany d’una profunditat decent a prop, això és fantàstic: simplement podeu ofegar la canonada. Només és important que els pescadors amb rucs no hi pesquin.
Una altra bona opció és un pou, però hi ha la possibilitat que baixi el nivell de l’aigua i haureu de buscar una altra font. Però fins ara tot està bé, funcionarà bé: la temperatura mitjana de l’aigua als horitzons subterranis és de 5-7 oC. Això és més que suficient per al funcionament de la bomba de calor.
Us pot sorprendre, però també podeu utilitzar el sistema de clavegueram: les temperatures són més altes que les dels pous. La canonada es pot col·locar en un pou o pou, però sempre que estigui coberta d’aigua. I la canonada haurà de ser resistent químicament.
Un col·lector subterrani horitzontal és una tasca extremadament laboriosa: caldrà eliminar el sòl de diversos centenars de metres quadrats a una profunditat per sota del punt de congelació. Es tracta de volums molt grans que no es poden dominar sols ni tan sols amb un assistent. I, com ha demostrat la pràctica, en les nostres condicions climàtiques aquests sistemes són ineficaços: els hiverns són massa durs.
Amb els col·lectors verticals, les coses no són millors: difícilment podreu fer-ho sense equips de perforació. El nombre i la profunditat dels pous depenen del sòl: l'abast de la possible eliminació de calor d'un metre d'un pou és molt gran. Des de 25 W / m en pedra triturada seca i sòl sorrenc, fins a 80-85 W / m en pedra triturada humida i sòls sorrencs o en granit. En conseqüència, la diferència de longitud dels pous és de 3 vegades i més.
Aquí teniu un esquema de calefacció d’una casa amb una bomba de calor. Quan s'utilitzen, com en l'exemple descrit, dos pous i, en absència d'un bucle tancat, la distància entre els dos pous ha de ser d'almenys 20 metres. I heu de tenir en compte la direcció del flux perquè l'aigua freda de la bomba no baixi la temperatura del pou "donador"
En l'exemple descrit d'una bomba de calor casolana, la font de calor és un pou amb un bon cabal d'aigua. L’aigua arriba tan ràpidament que cobreix el consum per a les necessitats de la llar i és suficient per transferir la quantitat de calor requerida (es va calcular el cabal d’aigua requerit i es va seleccionar la bomba en conseqüència).Però la font de calor per a aquesta modificació pot ser qualsevol de les descrites anteriorment, excepte l'aire. Un cop decidida la font de calor, serà possible fer una bomba de calor per escalfar la casa.
Tipus de bombes de calor
Per entendre clarament què és una bomba de calor, heu de saber quin és el portador de calor per als contorns de la seva estructura a l'exterior i l'interior de la casa. Aquests refrigerants classifiquen aquest dispositiu.
Tipus de bombes de calor
El dispositiu rep energia per al seu funcionament de les fonts següents:
- aigua. La font pot ser una massa d 'aigua, un subministrament d' aigua centralitzat o un pou, etc.;
- imprimació;
- aire.
A l'interior, l'energia obtinguda amb aquest dispositiu s'utilitza no només per escalfar, sinó també per a la climatització, així com per escalfar aigua. La combinació de diverses funcions i elements utilitzats permet dividir les bombes de calor en diversos tipus, que inclouen:
- aigua-aigua;
- aire-aigua;
- sòl-aigua.
Aigua-aire
Els sistemes de calefacció més eficients són els sistemes aigua-aigua. Aquesta eficiència es deu al fet que la temperatura de l'aigua utilitzada, situada a grans profunditats, és constant i té indicadors bastant alts. Per obtenir energia d’aquest tipus de fonts, poden utilitzar:
- pous i pous, amb l’ajut dels quals es bomben les aigües subterrànies;
- cossos d'aigua oberts, que inclouen rius i llacs;
- aigües residuals que s’han utilitzat a la indústria per obtenir tecnologia.
Una bomba de calor que utilitzi energia extreta d’un dipòsit de tipus obert requerirà el menor cost. En aquest cas, haureu de carregar les canonades amb un refrigerant i baixar-les a l’aigua. En el cas de les aigües subterrànies, s’utilitza una estructura més cara, ja que la seva implementació ja és més difícil. Per abocar l’aigua cal construir un pou. Aquesta aigua passarà per l'intercanviador de calor.
Circuit aire-aigua o aire
Una bomba de calor aire-aigua combina avantatges i desavantatges. Els avantatges inclouen la inutilitat en el desenvolupament de pous de gran profunditat i treballs associats a la neteja del sòl. L’inconvenient d’aquests dispositius és la seva poca potència durant la temporada de fred, que afecta la seva eficiència més baixa entre altres models. Per utilitzar aquest dispositiu, heu de muntar l’equip adequat al sostre de la casa.
Bomba de calor de font d'aire
L’avantatge d’aquest disseny es pot atribuir a la seva capacitat de reutilitzar la calor que surt del local, que escalfa la bomba de calor en forma de fum, aigua o aire. A l’hivern, caldrà una calefacció alternativa per eliminar la manca de calor.
Aigües subterrànies
Una bomba de calor d’aquest tipus també és una font d’energia molt eficient per a la calefacció. Això es deu al fet que la calor que s’obté del terra de 5 metres de profunditat té valors de temperatura constants i no es veu afectada pels canvis de les condicions meteorològiques a la superfície de la terra. Al circuit extern, el refrigerant és una composició segura especial anomenada salmorra, que és segura des del punt de vista ambiental.
El circuit extern utilitzat per a aquest tipus de bomba de calor pot ser de tipus horitzontal o vertical.
Les canonades que s’utilitzen per a aquest sistema han de ser de plàstic. L’execució horitzontal requereix una gran superfície de terreny. Després de col·locar les canonades sota terra, aquest terreny no es podrà utilitzar per a necessitats agrícoles.
Es permet créixer una gespa o plantes de la mateixa edat. Per a l'execució vertical, caldrà desenvolupar diversos pous, la profunditat dels quals oscil·li entre els 50 i els 150 metres, ja que a aquesta profunditat el sòl té una temperatura estable i alta. Un dispositiu d’aquest tipus s’anomena bomba geotèrmica.Per transferir energia des d’aquestes profunditats s’utilitzen sondes especials.
Com funciona la bomba de calor
L’entorn que ens envolta, a temperatures superiors a un grau, té una certa energia. Amb l’ajuda d’una bomba de calor es pot utilitzar aquesta energia. El seu principi de funcionament es basa en la transferència de calor des d’una font de baix potencial amb energia tèrmica a un portador de calor, la temperatura de la qual és molt superior.
Com funciona la bomba de calor
Això s’implementa de la següent manera:
- El refrigerant entra a la canonada situada al terra. S'escalfa uns quants graus.
- Després d'això, el refrigerant que ha passat a l'evaporador transfereix al circuit intern l'energia que es va recollir a l'evaporador.
- El refrigerant es troba al circuit extern, que es converteix en gas després d’escalfar-se en un bescanviador de calor.
- Per tal d'augmentar la temperatura d'aquest refrigerant, entra al compressor per a la compressió a alta pressió.
- El gas refrigerant ja escalfat entra al condensador, que al seu torn emet calor al refrigerant del sistema de calefacció de la sala.
- Després del final del cicle, el refrigerant que ha perdut calor es converteix en un estat líquid i torna a la seva posició original.
Les unitats de refrigeració funcionen amb un principi similar. Per tant, bombes de calor es pot utilitzar per condensar aire en èpoques de calor anys (sistemes dividits), des de la nevera.
A partir de l’experiència de funcionament d’una bomba de calor bricolatge
Com s’ha demostrat a la pràctica, el rendiment de l’opció presentada és baix: 2,6-2,8 kW. No cal parlar de l’alta eficiència d’aquesta bomba de calor: en una superfície de 60 m2 a -5 oC a l’aire lliure, ella mateixa manté + 17oC. Però el sistema es va plantejar i instal·lar sota la caldera: els radiadors, a una temperatura d’entrada de + 45 ° C, simplement no poden donar més. El sistema de la casa funcionava de vell i no es va augmentar el nombre de radiadors, però fins ara amb fred estaven escalfats per una estufa.
Si s’afegeix un intercanviador de calor regeneratiu a l’estructura, això augmentarà l’eficiència en un 10-15%. Tenint en compte que els costos són baixos, podeu fer-ho. Necessitareu dos tubs de coure d’1,5 metres cadascun. Un amb un diàmetre de 22 mm, el segon - 10 mm. Un conductor de 4 nuclis (longitud 3-4 metres, diàmetre 4 mm) s’enrotlla sobre un de més prim per augmentar la zona d’intercanvi de calor, els seus extrems es solden al tub perquè no es desenrotllin. El tub enrotllat de filferro s’insereix suaument al tub de diàmetre més gran. S’ha d’instal·lar entre el compressor i l’evaporador. El refinament és insignificant, però augmenta significativament l’eficiència. És cert que, en certes condicions, no és segur: el freó calent pot entrar al compressor, cosa que provocarà el seu fracàs.
Millora del circuit: es pot afegir un bescanviador de calor regeneratiu, que augmentarà la productivitat al voltant d’un 15-20%
La segona opció per augmentar l’eficiència, més segura i no menys efectiva, és construir un intercanviador de calor addicional per escalfar aigua o glicol.
Què cal buscar si decidiu fabricar la vostra pròpia bomba de calor. Hi ha algunes coses que només es poden aprendre per experiència:
- Els corrents inicials d’aquesta instal·lació en particular eren molt decents. No sempre hi havia prou recursos de xarxa per executar la instal·lació. Per tant, si feu una instal·lació seriosa, és millor agafar un compressor trifàsic i proporcionar una entrada trifàsica, respectivament. Sí, no és barat, però per a un inici estable d’un compressor monofàsic, cal un estabilitzador electrònic de potència decent, que tampoc no es pot anomenar barat.
- Una bomba de calor en un sistema de radiadors acabat no donarà una temperatura ambient normal. Estan dissenyades per a una temperatura de refrigerant diferent, que aquestes instal·lacions, especialment les de fabricació casolana, són extremadament poques vegades capaces de donar.Per tant, actualitzeu el sistema (afegint com a mínim el mateix nombre de seccions del radiador) o instal·leu sòls d'aigua.
- Si hi ha tres anells d’aigua en un pou, això no vol dir que tingui un dèbit important. Cal saber quanta aigua és capaç de donar amb la seva selecció constant.
El principi de funcionament de la bomba de calor
La peculiaritat de les bombes de calor és que funcionen a partir de fonts d’energia natural. La bomba no necessita gasoil, electricitat ni combustibles sòlids per alliberar energia tèrmica.
La font d’energia és l’aigua, l’atmosfera i el sòl. Les bombes no generen calor, sinó que simplement la transfereixen a l’edifici. S’utilitza una petita quantitat d’electricitat.
Per proporcionar calor a una casa, només necessiteu una bomba de calor i una font de calor. El principi de funcionament del sistema s’assembla al d’una nevera convencional, tot el contrari. En aquest cas, la calor es pren de fora i es trasllada a la casa.
Un punt important: l’element principal d’un sistema de calefacció alternatiu és precisament la bomba de calor, per tant, s’ha d’abordar amb molta cura la seva construcció.
La bomba consta dels elements següents:
Característiques de la bomba de calor aire-aire:
- compressor, que és un element intermedi del sistema;
- evaporador. La transferència d’energia de baix potencial té lloc en ella;
- una vàlvula d’acceleració a través de la qual el refrigerant (freó) torna a l’evaporador;
- condensador, on es refreda el freó i s’allibera energia calorífica.
La bomba funciona segons un principi determinat. Sembla una cosa així:
El principi de funcionament de la bomba de calor. (Feu clic per ampliar)
- La calor de baixa qualitat, que s’allibera de fonts d’energia externes, es transmet a través de les canonades fins a l’evaporador, fins al primer element del disseny de la bomba. La calor la transfereixen els transportadors de calor que són capaços de suportar les baixes temperatures i no congelar-se alhora.
- Aquí la calor es transfereix al refrigerant, que es fa circular en un bucle tancat del sistema. El freó s’utilitza sovint com a refrigerant.
- Al compressor, l’alta pressió actua sobre el freó, cosa que augmenta significativament la seva temperatura.
- A la següent etapa, el refrigerant entra al condensador, on la calor es transfereix al circuit del sistema de calefacció. Com a resultat, la calor entra a l’habitació i el freó, quan es refreda, torna a un estat líquid.
- Mitjançant la vàlvula reductora de pressió, el freó torna a l’evaporador, on es repeteix el procés.
Basat en el principi de funcionament de la bomba, l’electricitat només es gasta en el funcionament del compressor. Com a resultat, això fa que la bomba de calor sigui la manera més econòmica de transferir calor.
És possible que us interessi un article sobre les característiques de les bombes de calor per a la calefacció de la llar. Podeu estudiar una classificació detallada de les bombes de calor en aquest article.
Resultats
Sens dubte, el cost d’una bomba de calor d’un aire condicionat és diverses vegades inferior a les opcions de fàbrica ja preparades, fins i tot a les fabricades a la Xina. Però hi ha molts matisos aquí: cal tenir cura de la font i la quantitat de calor subministrada, calcular correctament la longitud dels intercanviadors de calor (bobines), instal·lar automatismes, proporcionar energia garantida, etc. Però si podeu resoldre aquests problemes, sens dubte és beneficiós. Deixeu-vos donar-vos alguns consells: el primer any és molt desitjable fer calefacció de seguretat i fer proves i proves, és millor realitzar-les a l’estiu, de manera que hi hagi temps per revisar la unitat abans de començar de la temporada de calefacció.
Pros i contres de les bombes de calor
Als avantatges ús de sistemes de calefacció basats en l’ús de bombes de calor es pot atribuir el següent:
- Rendibilitat durant l'operació;
- Seguretat ambiental de les instal·lacions;
- Seguretat contra incendis de les instal·lacions;
- Fiabilitat operativa;
- Autonomia de treball.
Els desavantatges inclouen:
- Alt preu;
- La complexitat de tot el complex d'obres;
- La necessitat de reparacions importants després de l'expiració de la vida útil, associada a importants inversions materials.
