Tecnologia para montagem de uma bomba de calor do tipo água-água com extração de calor do poço

Se é impossível ou muito caro aquecer uma casa particular com gás, e usar combustível sólido não é conveniente, por que não extrair energia diretamente do meio ambiente? Uma das opções mais eficazes para obter os joules necessários é uma bomba de calor água a água. No Ocidente, a produção industrial de tais unidades já foi estabelecida e está em alta demanda. No entanto, seu custo é bastante alto. Portanto, a questão de criar uma bomba de calor com suas próprias mãos permanece muito relevante.

Como uma bomba de calor é organizada e funcionando?

Grosso modo, uma bomba de calor funciona como uma geladeira, exatamente o oposto. O refrigerador remove parte do calor para diminuir a temperatura dentro da câmara. Portanto, a parede traseira do refrigerador esquenta visivelmente. Uma bomba de calor “resfria” o ambiente, aquecendo o líquido de arrefecimento que circula no sistema de aquecimento doméstico.

Normalmente, as bombas de calor água a água consistem no seguinte conjunto de dispositivos:

• circuito externo;
• contorno interno;
• evaporador;
• capacitor;
• compressor.

O circuito externo é um tubo através do qual a água subterrânea circula. Ele entra no sistema a partir do poço, passa pelo circuito externo, fornecendo energia térmica ao sistema com baixo potencial e, em seguida, é descarregado em outro poço. Às vezes, dentro de um circuito externo imerso em água, existe um fluido especial chamado “salmoura”. Essa também é uma maneira muito eficaz de coletar o calor no ambiente.

Nota! Se houver um lago aberto perto da casa, ele também poderá ser usado como fonte de calor. No entanto, não há necessidade de perfurar poços para a captação e descarga de águas subterrâneas.

O calor da água subterrânea entra no evaporador. O refrigerante pressurizado entra aqui através do orifício capilar. A diminuição da pressão causa o processo de evaporação e o calor das paredes internas do evaporador é transferido para o refrigerante. O refrigerante gasoso entra no compressor, onde é comprimido, após o qual é enviado ao condensador.

Aqui, o refrigerante volta a entrar em estado líquido e a energia resultante é usada para aquecer o refrigerante que circula nos tubos do sistema de aquecimento da casa. Assim, a energia térmica da água com baixo potencial é convertida em energia com alto potencial e, mesmo em fortes geadas, é possível aquecer uma casa com bastante eficiência. Este processo é claramente ilustrado no diagrama da bomba de calor água-água.

O diagrama da bomba de calor água-água mostra o processo de obtenção de energia térmica do ambiente com baixo potencial em energia de alto potencial para aquecimento de uma casa e aquecimento de água

A qualidade da bomba de calor depende em grande parte das flutuações na temperatura da água. Quanto mais estável a temperatura, melhor o aquecimento. No poço, a temperatura da água durante todo o ano varia de 7 a 12 graus, o que torna possível o uso do equipamento com muita eficiência. Para automatizar a operação do dispositivo, eles usam um controlador de temperatura que liga e desliga o compressor, mantendo a temperatura nas salas em um determinado nível.

Como fazer você mesmo esse dispositivo?

Uma bomba de calor de água para água feita em casa é um conjunto de unidades prontas que devem ser conectadas na seqüência correta. Parece simples, mas na prática tudo pode ser arruinado devido à falta de cálculos competentes. Eles são necessários para descobrir a potência ideal do compressor, o diâmetro do tubo do trocador de calor e outros parâmetros do sistema. Os não especialistas têm várias opções para resolver esse problema:

• use software especial (por exemplo, CoolPack 1.46 e Copeland);
• use calculadoras on-line oferecidas nos sites dos fabricantes desses equipamentos;
• convide um especialista que ajude a calcular tudo por uma taxa ou com sinceridade.

Então, agora, sobre cada detalhe com mais detalhes.

Parte # 1 - compressor

A maneira mais fácil de obter um compressor adequado é removê-lo do ar condicionado, por exemplo, de um sistema split da LG. O compressor de sete watts tem uma capacidade de 9,7 kW para produção de calor e 7,5 kW para refrigeração. Uma vantagem adicional desses compressores é o baixo nível de ruído durante a operação.

O compressor da bomba de calor água a água pode ser removido do ar condicionado antigo. É preferível escolher um modelo adequado à energia e que trabalhe silenciosamente

Muitos compressores usam R22 freon, cujo ponto de ebulição é -10, condensação - +55. Em 2030, esse refrigerante será proibido de usar. Uma alternativa mais adequada poderia ser o freon R422 mais “jovem”. No entanto, é possível trocar o refrigerante não apenas ao criar uma bomba de calor, mas também a qualquer momento adequado.

Parte # 2 - Capacitor

Um tanque de aço inoxidável de aproximadamente 120 litros pode ser usado para fazer o capacitor. É cortado ao meio, uma bobina de cobre é montada no interior, juntas soldadas com uma rosca de duas polegadas e, em seguida, as metades do tanque são conectadas por soldagem. A área da bobina através da qual o refrigerante circulará é calculada pela fórmula:

PZ = MT / 0.8RT, em que:

• PZ - área da bobina;
• МТ - Potência do calor gerado pelo sistema, kW;
• 0,8 - coeficiente de condutividade térmica na interação água e cobre;
• RT - a diferença de temperatura da água na entrada e na saída do sistema, graus Celsius.

Para a fabricação de uma bobina, é adequado um tubo de cobre de meia polegada, uma refrigeração especial ou encanamento limpo. A espessura recomendada da parede do tubo é de 1 a 1,2 mm. Para transformar um comprimento do tubo do comprimento desejado em uma bobina, basta enrolá-lo em qualquer cilindro adequado, por exemplo, em um cilindro de gás. As extremidades da bobina são destacadas usando adaptadores de encanamento. Para garantir o aperto da conexão, use linho e uma porca de aperto.

Para fazer uma bobina para um condensador de bomba de calor água a água, você precisa enrolar cuidadosamente o tubo de cobre no cilindro. Um trilho de metal ajudará a fixar o passo das curvas

Observe que a entrada da linha freon deve estar localizada na parte superior do capacitor para evitar a formação de bolhas.

Item # 3 - Evaporador

Um barril de plástico de 127 litros é adequado para o papel do evaporador. É mais conveniente se ela tiver um pescoço largo.O evaporador é calculado, assim como o condensador. Um tubo de cobre pode ser torcido com fio de cobre, sem qualquer isolamento.

Um evaporador caseiro para uma bomba de calor água a água pode ser fabricado a partir de um barril de plástico com um gargalo largo. A bobina pode ser colocada em uma capacidade menor, mas é mais conveniente trabalhar com um barril de mais de 120 l

Os especialistas recomendam o uso de evaporadores do tipo "inundado" para bombas de calor improvisadas, nas quais o refrigerante liquefeito entra na água por baixo e evapora no topo. Os adaptadores podem ser feitos a partir do gargalo de garrafas plásticas comuns, que são fixadas com linho e selante. Tubos de esgoto padrão são adequados para fornecer e descarregar água. Ao instalar uma válvula termostática, antes de começar a soldar os tubos da linha de nivelamento, envolva-a com um pano úmido, pois esse elemento não deve ser aquecido a mais de 100 graus.

Montagem e reabastecimento de Freon

Para montar os dispositivos preparados em um único sistema, você precisará de uma máquina de solda. Na entrada do compressor, recomenda-se uma válvula de enchimento, que será útil mais tarde. Em seguida, usando uma bomba de vácuo especial, o sistema deve ser verificado quanto a vácuo.

Para encher o sistema com freon, você precisará de um cilindro contendo pelo menos 2 kg de refrigerante. Após o reabastecimento, é recomendável aguardar alguns dias, verificando a pressão no sistema. Se permanecer constante, não haverá vazamentos. Se a pressão diminuir, é possível determinar os locais dos vazamentos da maneira mais simples: usando espuma de sabão. Os artesãos inexperientes podem entrar em contato com um artesão que reabastecerá o equipamento de maneira profissional e confiável.

Para a regulação automática do sistema, recomenda-se o uso de um relé monofásico 40A, fusível 16A, painel elétrico e trilho DIN. Serão necessários dois sensores de temperatura capilar: na saída do sistema (a temperatura máxima recomendada é de 40 graus) e na saída do evaporador (a temperatura de desligamento é de 0 graus para evitar que o sistema congele). Se um controlador for usado para levar em consideração as leituras dos dois sensores de temperatura, deve-se lembrar que suas configurações podem falhar no caso de falta de energia.

Algo assim parece uma das opções para uma bomba de calor de água e água caseira. O dispositivo é coberto por uma caixa de metal na qual o painel de controle está montado.

Depois que o sistema estiver pronto e seus elementos forem colocados em locais convenientes, dois poços separados deverão ser construídos para a entrada e descarga de águas subterrâneas e levar o circuito externo ao sistema. Em áreas onde a perfuração de poços está associada a certos problemas, esse problema deve ser tratado primeiro. Se os poços não puderem ser perfurados, pode ser necessário escolher outra opção para a bomba de calor, por exemplo, água subterrânea.

O vídeo a seguir demonstra a operação de uma bomba de calor caseira:

Algumas sugestões úteis

Antes de prosseguir com a fabricação de uma bomba de calor, é necessário avaliar o nível de isolamento térmico do edifício e aumentá-lo para o nível máximo. Caso contrário, a eficácia desse sistema tenderá a zero.

É melhor usar uma bomba de calor completa com sistemas de aquecimento de baixa temperatura. Na maioria das vezes, a unidade está conectada ao "piso quente" Uma experiência com sistemas de paredes quentes, grandes radiadores etc. pode ser bem-sucedida.A eficiência do sistema será maior, menor a diferença de temperatura nos circuitos externo e interno.

Para reduzir o custo de construção de uma bomba de calor, é recomendável usar uma fonte de calor adicional: caldeira a gás, elétrica ou combustível sólido. A energia necessária e o custo de construção de uma bomba de calor serão menores e o custo de aquecimento de uma casa será reduzido.