Visão geral do sistema de bomba de calor ar-ar: “ar condicionado para aquecimento”

Entre as opções de aquecimento alternativo, a bomba de calor ar-ar é considerada a mais eficiente e menos dispendiosa. Para esse sistema, nenhum trabalho complicado é necessário para escavar o solo ou perfurar poços especiais no exterior, ou instalar radiadores caros do aquecimento tradicional da água dentro da casa. Se desejado, e com alguma habilidade, essa bomba de calor pode ser executada independentemente, economizando uma quantia equivalente a alguns milhares de dólares.

Como funciona uma bomba de calor a ar?

Para uma pessoa nova em física e termodinâmica, a idéia de uma bomba de calor a ar pode parecer absurda. É realmente possível à temperatura externa significativamente abaixo de zero aquecer o ar da casa a um nível aceitável? Isso é realmente possível, e é por isso que modelos industriais de uma grande variedade de bombas de calor são vendidos com sucesso há mais de uma década. A principal desvantagem dos modelos de fábrica é o preço muito alto.

Todos os objetos ao redor de uma pessoa contêm uma certa quantidade de energia térmica. Mesmo a 20 graus de geada no ar, há baixo potencial de energia térmica. Uma bomba de calor de ar coleta essa energia dissipada e, figurativamente falando, concentra-a e depois aquece o transportador de calor. No nosso caso, novamente, os fluxos de ar que circulam dentro da casa serão usados ​​para aquecimento.

Um elemento importante desse sistema é o refrigerante, isto é, uma substância com uma temperatura de ebulição e evaporação muito baixa. Na maioria das vezes, o gás Freon é usado nessa qualidade, o mesmo que em uma geladeira ou em um ar-condicionado comum. Mas se nesses dispositivos o refrigerante remove o calor e o transfere para o meio ambiente, na bomba de calor ele recolhe o calor contido no ar e o transfere para a casa.

O ciclo de conversão de energia térmica de baixo potencial em energia de alto potencial pode ser descrito da seguinte maneira:

1. O ventilador bombeia ar externo para a câmara com o evaporador.
2. O refrigerante dentro do evaporador aquece e entra em um estado gasoso.
3. Na forma de gás, o refrigerante entra no compressor e, além disso, aquece quando exposto a alta pressão.
4. Em seguida, o refrigerante é transferido para o condensador, onde perde a energia recebida e retorna ao estado líquido novamente.
5. O calor resultante é usado para aquecer a casa.
6. O refrigerante líquido é retornado ao evaporador.

Para aumentar a eficiência do dispositivo, é recomendável usar uma válvula de borboleta especial entre o condensador e o evaporador. Esse ciclo, chamado princípio inverso de Carnot, se repete várias vezes.Para automatizar o processo, uma unidade de controle automático é incluída no circuito.

Este diagrama ilustra o princípio de operação da bomba de calor ar-ar. A baixa energia potencial do ar externo é convertida em energia térmica com alto potencial

Como aquecer uma casa com ar?

Experiência interessante no uso de uma bomba de calor ar-ar é apresentada no vídeo a seguir:

Para aquecer efetivamente a casa com a ajuda do ar, é necessário realizar três etapas do trabalho:

1. Verifique se o ar externo necessário para a operação da bomba de calor é aspirado.
2. Monte partes individuais da bomba de calor em um único dispositivo.
3. Crie um sistema de aquecimento do ar em casa.

Para garantir o fluxo de ar externo, é usado um ventilador poderoso. Pode ser instalado diretamente contra a parede do edifício ou a alguma distância, escolhendo um local adequado no pátio de uma casa particular. Recomenda-se colocar o ventilador em um espaço aberto com bom fluxo de ar. O ar entra na casa através de tubulações especiais. Se o ventilador estiver instalado no quintal, você precisará conduzir dois dutos: para a entrada de ar do lado de fora e para o fluxo de ar reverso. Normalmente, os tubos são colocados em uma vala cavada no chão (ao mesmo tempo em que precisam ser isolados) ou são deixados diretamente através da parede.

A unidade externa da bomba de calor ar-ar pode ser colocada em um local adequado e com bom fluxo de ar: próximo à parede da casa ou até no telhado

Como fazer essa montagem você mesmo?

Normalmente, as bombas de calor ar-ar consistem em vários dispositivos, como um evaporador, compressor e condensador. Para a fabricação do evaporador, você pode usar um grande tanque de plástico, a capacidade recomendada é de 100-120 litros. Uma bobina de um tubo de cobre é inserida dentro deste tanque, através do qual o refrigerante circula. Para fazer uma bobina, use um cilindro adequado, na maioria das vezes é um cilindro de gás. O tubo é enrolado em um cilindro e, para manter o passo correto entre as voltas da bobina, é usado um trilho perfurado de alumínio. Além disso, em um recipiente de plástico, é necessário fazer orifícios para fornecer e remover o ar externo. A bobina do evaporador pode caber facilmente em uma capacidade menor, no entanto, para isso, será necessário fazer mais voltas de diâmetro menor, o que complica muito o trabalho e afeta adversamente sua qualidade.

Outra bobina de cobre será necessária para o capacitor. Esse elemento geralmente é feito de um tanque de metal, que terá que ser cortado e depois fabricado. Uma bobina de cobre para refrigerante também é inserida no interior e são feitos orifícios através dos quais o ar interno entra e descarrega. O trabalho é realizado usando uma máquina de solda.

Um dos elementos mais importantes do sistema é um compressor. Fazer esse elemento você mesmo é bastante problemático, portanto, modelos industriais são geralmente usados. A opção de orçamento para resolver o problema é remover o compressor em funcionamento do sistema de divisão danificado. Normalmente, a potência de tais compressores é perfeita para bombas de calor fabricadas manualmente, e o recurso restante é suficiente para muitos anos de operação.

Depois que todos os elementos estiverem prontos, você deve:

1. Conecte-os juntos.
2. Encha o sistema com refrigerante.
3. Conecte o evaporador ao sistema de entrada de ar externo.
4. Conecte o condensador ao sistema de aquecimento da casa.

A carga de refrigerante é uma etapa difícil e responsável do trabalho. Para realizar essa tarefa, é melhor convidar um mestre de refrigeração experiente. Ele não apenas encherá o freon com a bomba de calor, mas também ajudará a verificar a qualidade do dispositivo.

Disposição de um sistema de aquecimento do ar

O aquecimento do ar é mais adequado para uso com uma bomba de calor do que os sistemas de água tradicionais com radiadores volumosos e caros, pois nesse caso não é necessário aquecer o líquido de refrigeração a uma temperatura muito alta. O ar aquecido é distribuído na sala de estar através de um sistema de dutos. Isso elimina a perda de calor bastante significativa, o que é inevitável ao transportar água quente.

Vários tipos de dutos de ar podem ser usados ​​para a bomba de calor ar-ar, na maioria das vezes são estruturas de aço galvanizado confiáveis

O ar aquecido do trocador de calor entra no filtro e depois no sistema de dutos. Ao mesmo tempo, uma certa quantidade de ar externo é misturada com ele. Isso garante não apenas o aquecimento da sala, mas também a troca de ar correta.

Obviamente, para transportar ar quente, você precisa de um ventilador suficientemente potente. Os dutos de ar geralmente são colocados ao longo das paredes dos quartos, e o ar quente vem das grelhas de abastecimento, que é aconselhável colocar perto das janelas. Além disso, o sistema está equipado com termostatos que permitem ajustar o aquecimento das instalações no modo automático.

Para montagem sistema de aquecimento do ar tem que estocar:

• dutos de ar especiais;
• um conjunto de grades de suprimentos;
• fita de alumínio reforçada;
• um conjunto de fixadores;
• ferramenta para trabalhar com aço galvanizado.

Os dutos rígidos e flexíveis foram utilizados com sucesso no transporte de ar quente. Para estruturas rígidas, serão necessárias curvas adicionais para implantar a direção do fluxo de ar no ângulo necessário (45 ou 90 graus).

Se você planeja instalar o aquecimento do ar mesmo na fase de construção de uma casa, pode ocultar os dutos de ar na parede ou sob o teto falso. Caso contrário, eles são cobertos com elementos decorativos especiais.

É melhor montar o sistema de dutos na fase de construção de uma casa. Então eles podem ser construídos diretamente nas paredes. Se a decisão for tomada posteriormente, os dutos de ar são colocados ao longo das paredes e os ocultam com grades decorativas.