Bombes de calor per a la calefacció de la llar: tipus i principi de funcionament

Les opcions de calefacció alternatives inclouen la creixent popularitat de les bombes de calor. L’elevat cost dels equips i la instal·lació d’aquest disseny no permet que alguns propietaris de cases privades minimitzin els costos de calefacció. Definitivament haurien de plantejar-se fer una bomba de calor.

Dispositiu i principi de funcionament

Gairebé qualsevol medi que ens envolta té una quantitat d’energia tèrmica sempre que la seva temperatura superi l’1° CPer què no utilitzar una mica d’aquesta energia per escalfar casa vostra? Això es fa mitjançant una bomba de calor.

Es basa el principi de funcionament d'una bomba de calor basada en la transferència de calor des d'una font amb un potencial baix d'energia tèrmica fins a un transportador de calor que tingui una temperatura més alta. A la pràctica, es veu així:

1. El líquid refrigerant entra al conducte, situat, per exemple, a terra i escalfa diversos graus.
2. A continuació, el transportador de calor entra a l’intercanviador de calor (o evaporador) i transfereix l’energia de calor recollida al circuit intern.
3. El refrigerant (una substància amb un punt d’ebullició baix, que es troba a baixa pressió), que es troba al circuit extern, s’escalfa a l’evaporador i es converteix en gas.
4. A continuació, el refrigerant gasós entra al compressor, on es comprimeix a alta pressió. Al mateix temps, la temperatura del refrigerant augmenta encara més.
5. El gas calent entra al condensador, on transfereix energia tèrmica al refrigerant del sistema de calefacció intern de la casa.
6. Després d'això, el refrigerant que ha perdut calor es retorna al sistema en estat líquid.

El funcionament de les unitats de refrigeració es basa en el mateix principi, per tant, alguns tipus de bombes de calor a l’estiu es poden fer servir amb èxit com a aparells d’aire condicionat, és a dir, per refrigerar l’habitació.

La bomba de calor permet escalfar la casa amb energia tèrmica de baix potencial de l’entorn

Vídeo: dispositiu i funcionament de les unitats tèrmiques

Tipus d’unitats

Una idea clara de les opcions per a la construcció de bombes de calor és la seva classificació segons el tipus de refrigerant als contorns externs i interns de l'estructura. El dispositiu pot rebre energia de:

• sòl;
• aigua (cos d’aigua o font);
• aire.

A l’interior de l’habitatge, l’energia tèrmica rebuda es pot utilitzar en el sistema de calefacció, així com per escalfar aigua o per a l’aire condicionat. Per tant, hi ha diversos tipus de bombes de calor, segons la combinació d’aquests elements i funcions.

Sistema d’aigües subterrànies

Obtenir calor del terra es considera un dels més efectius per a aquest tipus calefacció alternativaja que a uns cinc metres de la superfície la temperatura del sòl continua sent constant, és poc susceptible de canvis en les condicions meteorològiques.

Una bomba de calor geotèrmica utilitza sondes especials per a la calor

Com a refrigerant al circuit extern, s’utilitza un líquid especial, que s’anomena generalment salmorra. És un compost ecològic.

El contorn exterior de la bomba de calor sòl-aigua està fet de canonades de plàstic. Podeu col·locar-los al terra en horitzontal o vertical. En el primer cas, potser haureu de treballar en una gran superfície, de 25 a 50 metres quadrats. m per quilowatt de potència de la bomba. Les àrees reservades per al col·lector horitzontal no es poden utilitzar amb finalitats agrícoles. Aquí només es permet un desglossament de la gespa o la plantació de plantes florals anuals.

Per a la construcció d’un embassament vertical, es necessitaran diversos pous amb una profunditat de 50-150 metres. Com que la temperatura del sòl a aquesta profunditat és més alta i estable, es considera més eficient una bomba de calor geotèrmica. En aquest cas, s’utilitzen sondes especials de profunditat per transferir calor.

Bomba aigua a aigua

La calor pot ser una opció igual d’efectiva. bombejar aigua, ja que a grans profunditats, la temperatura de l’aigua continua sent força elevada i constant. Com a font d’energia tèrmica potencial baixa es pot utilitzar:

• embassaments oberts (llacs, rius);
• aigües subterrànies (pous, pous);
• aigües residuals dels cicles tecnològics industrials (subministrament invers d'aigua)

No hi ha diferències fonamentals en el disseny de les bombes de calor sòl-aigua o aigua-aigua. El menor cost requerirà la construcció d’una bomba de calor que utilitzi l’energia d’un dipòsit obert: les canonades amb refrigerant s’han de subministrar amb càrrega i submergir-les a l’aigua. L'ús de les aigües subterrànies requerirà un disseny més complex. Es pot requerir un pou addicional per descarregar l’aigua que passa per l’intercanviador de calor.

L'ús d'una bomba de calor aigua-aigua en un estany obert pot ser molt beneficiós.

Opció universal "aire-aigua"

Per eficiència bomba de calor aigua d'aigua inferior a altres models, ja que a la temporada de fred, la seva potència es redueix significativament. No obstant això, per a la seva instal·lació no es necessita excavació complexa ni construcció de pous profunds. Només cal seleccionar i instal·lar equips adequats, per exemple, directament al terrat de la casa.

La bomba de calor aire-aigua es pot instal·lar sense treballs extensos d’instal·lació

L’avantatge indubtable d’aquest disseny és la capacitat de reutilitzar la calor que deixa els locals escalfats per la bomba de calor amb l’aire o l’aigua d’escapament, així com fum, gas, etc. Per compensar la manca d’energia de la bomba de calor de l’aire a l’hivern, haurien de considerar opcions de calefacció alternatives.

L’opció menys costosa pot ser una bomba de calor aire-aire, la construcció de la qual no requereix treballs complexos per crear un sistema tradicional de calefacció d’aigua interior.

Llegiu més informació sobre aquest tipus de bomba de calor al nostre article:https://aquatech.tomathouse.com/ca/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html.

Avantatges i desavantatges del sistema

La instal·lació d'una bomba de calor a casa i la seva inclusió en el sistema de calefacció o la creació d'una estació de calefacció completa solucionarà diversos problemes de pressió i presenta els següents avantatges:

• és un sistema de calefacció autònom, l'únic element centralitzat del qual és la connexió a la xarxa elèctrica;
• aquest mètode pot estalviar significativament en carros d'energia costosos, que s'utilitzen tradicionalment per escalfar i reduir significativament els costos d'utilitat.El coeficient de conversió de calor mitjà és de 3,5 a 4,5. A partir d’1 kW d’electricitat, la bomba genera de 3 a 7 kW de calor. Aquests són els índexs més alts entre tots els tipus de calderes que funcionen amb qualsevol combustible;
• el sistema és segur per a la salut humana i el medi ambient. Ajuda a estalviar els recursos energètics no renovables del planeta;
• seguretat contra incendis i no inflamabilitat de les peces. Aquesta caldera no s’escalfa, no esclata, no es crema, no emet monòxid de carboni;
• una bomba pot produir calor i fred, proporcionant el microclima necessari a la casa, així com escalfar aigua per a les necessitats domèstiques;
• durabilitat: segons l’experiència dels residents europeus, la vida útil dels equips és de 20-50 anys;
• comoditat i funcionament silenciós. El sistema està controlat per automatització;
• La instal·lació de la bomba no necessita aprovacions, que són necessàries durant la instal·lació, per exemple, dels equips de gas.

A Noruega i Suècia, el 95% de totes les cases s’escalfen mitjançant bombes de calor.

Els avantatges d’un sistema d’aquest tipus són molt majors que els inconvenients

Els desavantatges són:

• el cost relativament elevat d’instal·lació i la bomba en si, l’amortització d’aquest sistema depèn de la intensitat del seu funcionament;
• la necessitat d’atraure especialistes i utilitzar perforacions especials i altres equipaments per equipar una bomba geotèrmica amb un circuit vertical, la profunditat de la qual pot arribar als 200 m.

Com fer tu mateix una bomba de calor

L’ús de bombes de calor per escalfar casa és rendible i convenient. L’experiència demostra que a cases particulars amb una superfície habitable de més de 400 metres quadrats. m, aquest disseny es donarà els diners dins dels pocs anys de funcionament, tot i l’elevat cost. Els propietaris d’habitatges de mides més modestes desenvolupen i instal·len amb èxit bombes de calor del seu propi disseny. A continuació, es mostren algunes pautes per crear aquests dispositius útils:

• Primer cal tenir cura de la compra d’un compressor, per exemple, dissenyat per a l’aire condicionat. Normalment es fixa a la paret.
• Una altra part important del disseny - el condensador - es pot fer de manera independent. Per fer-ho, cal fer una bobina a partir d’un tub de coure (almenys d’1 mm de gruix), que es col·loca en una caixa de metall o plàstic. Un dipòsit de mida adequada és adequat com a carcassa. Després de la instal·lació de la bobina, les meitats del dipòsit estan soldades, muntant les connexions roscades necessàries. L’evaporador també s’acostuma a muntar a la paret. Per fer una bobina d’alta qualitat, podeu embolicar un tub de canonada de coure al voltant d’un objecte d’un diàmetre adequat, un cilindre de gas és força adequat. Per assegurar que la distància entre els girs sigui la mateixa, utilitzeu una cantonada d'alumini perforada, sobre la qual es fixen les bobines de la bobina.
• la instal·lació final d’aquest equipament: soldadura d’un tub de coure, injecció de freó, etc., només s’ha de realitzar per un especialista qualificat. Les accions ineptes poden danyar l’equip, a més, estan associades a una alta probabilitat de lesions personals.
• després, el disseny es connecta al sistema de calefacció intern de la casa.
• aleshores s’instal·la i es connecta el circuit extern, les característiques d’aquest procés depenen del tipus de bomba de calor.

Abans d’encendre la bomba de calor, no farà mal diagnosticar l’estat del cablejat i el mesurador de la casa. S'han de substituir els equips antics i obsolets. El comptador de potència acceptable és d’almenys 40 amperis.

Malauradament, no totes les bombes de calor per a la calefacció domèstica compleixen les expectatives dels propietaris. Molt sovint això es deu a la manca de càlculs termodinàmics correctes. El resultat és que un sistema amb una potència insuficient o els costos dels equips excessivament potents augmenten sense raó. Per triar un sistema amb una capacitat adequada, cal tenir en compte la pèrdua de calor de l’edifici, així com moltes altres característiques. Aquests càlculs haurien de confiar-se a un enginyer de disseny.

Efectivitat i viabilitat d’utilitzar bombes de calor

Per aconseguir estalvis importants en el pressupost per a la calefacció durant molts anys, és necessari gastar fons importants en la fase de disseny i instal·lació. L’amortització d’aquest sistema de calefacció es retarda en el temps, depèn de les condicions de funcionament.

L’energia que es pren del medi ambient no requereix pagament i no s’acaba aquí.

Si el terra i les parets estan aïllats correctament a la casa, la bomba de calor funcionarà el més eficient possible. Les pèrdues de calor no han de superar els 100 W per 1 sq. metre.

A continuació es mostra una comparació dels costos de calefacció quan s’utilitzen diverses fonts d’energia.

Per estalviar en calefacció, heu de gastar una quantitat considerable en instal·lar una bomba de calor

És molt beneficiós incloure la bomba en un sistema de calefacció per terra radiant o en parets, on la temperatura de funcionament sigui d'aproximadament 40 graus. Es pot considerar un indicador d’estalvi d’absència de sobreescalfament del circuit de calefacció i congelació del refrigerant quan s’apaga la bomba, cosa que millora la fiabilitat del sistema i redueix el risc d’accident i la freqüència de treballs de prevenció i reparació.

El cost d'instal·lació d'aquest sistema depèn de diversos factors:

• la zona dels locals climatitzats de la casa;
• varietat de disseny de bombes;
• sistemes de calefacció i canonades situades a la casa;
• indicadors de pèrdua de calor

Per a una petita casa de 130 metres quadrats. m en instal·lar una bomba amb una presa de calor del sòl, el cost de l’equip serà de 450.000 p. i la instal·lació traurà 300.000 p.

La bomba aire-aigua tindrà un cost de 300 00 r., La instal·lació serà de 80 000 r. Aquesta és l'opció més barata.

El cost de les instal·lacions parteix de 450 mil rubles.

Els costos màxims seran necessaris per a la perforació profunda amb un punt de congelació baix i per a una gran zona de la casa, per exemple, 400 metres quadrats. Equips costarà 800.000 p. i instal·lació - 360.000 p. Els costos inclouen tot el disseny i l’excavació, les obres de terra i tots els elements del sistema de bombes i calefacció.

Material actualitzat el 03.03.2018