Panoramica del sistema di pompe di calore aria-aria: “aria condizionata per riscaldamento”
Tra le opzioni per il riscaldamento alternativo, la pompa di calore aria-aria è considerata la più efficiente e meno costosa. Per un tale sistema, non è necessario alcun lavoro complicato per scavare il terreno o per perforare pozzi speciali all'esterno o per installare costosi radiatori di riscaldamento dell'acqua tradizionale all'interno della casa. Se lo si desidera, e con una certa abilità, tale pompa di calore può essere eseguita in modo indipendente, risparmiando un importo equivalente a un paio di migliaia di dollari.
Soddisfare
Come funziona una pompa di calore ad aria?
Per una persona nuova alla fisica e alla termodinamica, l'idea di una pompa di calore ad aria può sembrare assurda. È davvero possibile a temperature esterne significativamente inferiori allo zero riscaldare l'aria della casa a un livello accettabile? Questo è davvero possibile, motivo per cui i modelli industriali di una vasta gamma di pompe di calore sono stati venduti con successo per oltre un decennio. Il principale svantaggio dei modelli di fabbrica è il prezzo molto elevato.
Tutti gli oggetti che circondano una persona contengono una certa quantità di energia termica. Anche a 20 gradi di gelo nell'aria c'è energia termica potenziale bassa. Una pompa di calore ad aria raccoglie questa energia dissipata e, in senso figurato, la concentra, quindi riscalda il portatore di calore. Nel nostro caso, ancora una volta, i flussi d'aria che circolano all'interno della casa verranno utilizzati per il riscaldamento.
Un elemento importante di tale sistema è il refrigerante, cioè una sostanza con una temperatura di ebollizione e di evaporazione molto basse. Molto spesso, il gas Freon viene utilizzato in questa qualità, lo stesso di un frigorifero o di un normale condizionatore d'aria. Ma se in questi dispositivi il refrigerante rimuove il calore e lo trasferisce nell'ambiente, quindi nella pompa di calore raccoglie il calore contenuto nell'aria e lo trasferisce in casa.
Il ciclo di conversione dell'energia termica a basso potenziale in energia ad alto potenziale può essere descritto come segue:
- Il ventilatore pompa l'aria esterna nella camera con l'evaporatore.
- Il refrigerante all'interno dell'evaporatore si riscalda e passa allo stato gassoso.
- Sotto forma di gas, il refrigerante entra nel compressore e viene ulteriormente riscaldato, esposto ad alta pressione.
- Quindi il refrigerante viene trasferito al condensatore, dove perde l'energia ricevuta e ritorna allo stato liquido.
- Il calore risultante viene utilizzato per riscaldare la casa.
- Il refrigerante liquido viene restituito all'evaporatore.
Per aumentare l'efficienza del dispositivo, si consiglia di utilizzare una valvola a farfalla speciale tra il condensatore e l'evaporatore. Questo ciclo, chiamato principio inverso di Carnot, si ripete ancora e ancora.Per automatizzare il processo, nel circuito è inclusa un'unità di controllo automatica.
Questo diagramma illustra il principio di funzionamento della pompa di calore aria-aria. La bassa energia potenziale dell'aria esterna viene convertita in energia termica ad alto potenziale
Come riscaldare una casa con l'aria?
L'interessante esperienza nell'uso di una pompa di calore aria-aria è presentata nel seguente video:
Per riscaldare efficacemente la casa con l'aiuto dell'aria, è necessario eseguire tre fasi di lavoro:
- Accertarsi che sia aspirata l'aria esterna necessaria per il funzionamento della pompa di calore.
- Montare le singole parti della pompa di calore in un unico dispositivo.
- Crea un sistema di riscaldamento dell'aria a casa.
Un potente ventilatore viene utilizzato per fornire aria esterna. Può essere installato direttamente contro il muro dell'edificio o ad una certa distanza scegliendo un posto adatto nel cortile di una casa privata. Si consiglia di posizionare la ventola in uno spazio aperto con un buon flusso d'aria. L'aria entrerà nella casa attraverso condotte speciali. Se la ventola è installata nel cortile, sarà necessario condurre due condutture: per la presa d'aria dall'esterno e per il flusso d'aria inverso. In genere, i tubi vengono posati in una trincea scavata nel terreno (allo stesso tempo devono essere isolati) o vengono fatti passare direttamente attraverso il muro.
L'unità esterna della pompa di calore aria-aria può essere posizionata in un luogo adatto con un buon flusso d'aria: vicino alla parete della casa o persino sul suo tetto
Come realizzare un tale assemblaggio da soli?
Tipicamente, le pompe di calore aria-aria sono costituite da un numero di dispositivi, come un evaporatore, un compressore e un condensatore. Per la produzione dell'evaporatore, è possibile utilizzare un grande serbatoio di plastica, la capacità consigliata è di 100-120 litri. Una bobina da un tubo di rame viene inserita all'interno di questo serbatoio, attraverso il quale circolerà il refrigerante. Per fare una bobina, usa una bombola adatta, molto spesso è una bombola di gas. Il tubo viene avvolto su un cilindro e, al fine di mantenere il passo corretto tra i giri della bobina, viene utilizzata una guida perforata in alluminio. Inoltre, in un contenitore di plastica, è necessario praticare fori per l'alimentazione e la rimozione dell'aria esterna. La bobina dell'evaporatore può facilmente adattarsi a una capacità più piccola, tuttavia, per questo sarà necessario effettuare più giri di diametro inferiore, il che complica notevolmente il lavoro e influisce negativamente sulla sua qualità.
Un'altra bobina di rame sarà necessaria per il condensatore. Questo elemento è solitamente costituito da un serbatoio metallico, che dovrà essere tagliato e quindi preparato. Una bobina di rame per il refrigerante viene anche inserita all'interno e vengono praticati dei fori attraverso i quali l'aria interna scorrerà e scaricherà. Il lavoro viene eseguito utilizzando una saldatrice.
Uno degli elementi più importanti del sistema è un compressore. Realizzare questo elemento da soli è piuttosto problematico, pertanto vengono solitamente utilizzati modelli industriali. L'opzione economica per risolvere il problema è rimuovere il compressore funzionante dal sistema split danneggiato. In genere, la potenza di tali compressori è perfetta per le pompe di calore fatte in casa e la risorsa rimanente è sufficiente per molti anni di funzionamento.
Dopo che tutti gli elementi sono pronti, dovresti:
- Collegali insieme.
- Riempire il sistema con refrigerante.
- Collegare l'evaporatore al sistema di aspirazione dell'aria esterna.
- Collegare il condensatore al sistema di riscaldamento della casa.
La carica di refrigerante è una fase di lavoro difficile e responsabile. Per svolgere questo compito, è meglio invitare un esperto di refrigerazione. Non solo riempirà il freon con la pompa di calore, ma aiuterà anche a verificare la qualità del dispositivo.
Disposizione di un sistema di riscaldamento ad aria
Il riscaldamento ad aria è più adatto per l'uso con una pompa di calore rispetto ai tradizionali sistemi idrici con radiatori ingombranti e costosi, poiché in questo caso non è necessario riscaldare il liquido di raffreddamento a una temperatura molto elevata. L'aria riscaldata viene distribuita nel soggiorno attraverso un sistema di canali. Ciò elimina la perdita di calore abbastanza significativa, che è inevitabile durante il trasporto di acqua calda.
Per la pompa di calore aria-aria possono essere utilizzati vari tipi di condotti dell'aria, molto spesso si tratta di strutture in acciaio zincato affidabili
L'aria riscaldata dallo scambiatore di calore entra nel filtro e quindi nel sistema di canali. Allo stesso tempo, viene miscelata una certa quantità di aria esterna. Ciò garantisce non solo il riscaldamento della stanza, ma anche il corretto ricambio d'aria.
Naturalmente, per trasportare aria calda, è necessario un ventilatore sufficientemente potente. I condotti dell'aria sono generalmente disposti lungo le pareti delle stanze e l'aria calda proviene dalle griglie di alimentazione, che è consigliabile posizionare vicino alle finestre. Inoltre, il sistema è dotato di termostati che consentono di regolare il riscaldamento degli ambienti in modalità automatica.
Per il montaggio sistema di riscaldamento dell'aria fare scorta:
- condotti dell'aria speciali;
- un set di griglie di alimentazione;
- nastro di alluminio rinforzato;
- una serie di elementi di fissaggio;
- strumento per lavorare con acciaio zincato.
Sia i condotti rigidi che quelli flessibili sono stati utilizzati con successo per il trasporto di aria calda. Per le strutture rigide, saranno necessarie ulteriori curve per distribuire la direzione del flusso d'aria all'angolo richiesto (45 o 90 gradi).
Se si prevede di installare il riscaldamento dell'aria anche nella fase di costruzione di una casa, è possibile nascondere i condotti dell'aria nel muro o sotto il controsoffitto. Altrimenti, sono coperti con speciali elementi decorativi.
È meglio montare il sistema di condotte nella fase di costruzione di una casa. Quindi possono essere integrati direttamente nei muri. Se la decisione viene presa in seguito, i condotti dell'aria vengono posizionati lungo le pareti e li nascondono con griglie decorative.
