O princípio de funcionamento de uma bomba de calor para aquecimento de uma casa

Para a transformação, transferência e conversão da energia térmica, é utilizado um dispositivo especial que se assemelha a um ar condicionado ou geladeira. A bomba de calor não é utilizada para aquecimento - apenas transporta mais calor do que recebe da rede. Com a ajuda do dispositivo, você pode bombear a energia do solo, do ar ou da água para as comunicações de aquecimento.

Princípio de funcionamento e design

A bomba de calor consiste em um circuito de freon com compressor, válvula de expansão, trocadores de calor (condensador, evaporador) e tubulação de cobre. As montagens são amarradas por meio de acessórios e peças automáticas.

O princípio de operação da unidade é baseado na seleção de calor de baixo grau:

• água (de +2 a +7 graus);
• ar (de -25 a +35 graus);
• solo (de -5 a +5 graus).

No processo de captação de recursos de calor, o meio inicial é resfriado e o refrigerante do circuito interno começa a ferver e se transforma em vapor. O gás é comprimido pelo compressor e perde volume abruptamente enquanto aumenta simultaneamente a temperatura e a pressão. A ação do freon aquecido é transferir recursos de calor para a tubulação de aquecimento. As bombas de calor operam em um princípio de circuito fechado, usando apenas energia, sem aquecer diretamente o refrigerante.

A unidade permite obter 3-5 kW de calor com 1 kW de recursos de energia usados.

Variedades de bombas de calor

As bombas de calor para aquecimento de uma casa privada são classificadas de acordo com vários critérios. Dependendo do tipo de transmissão de energia:

• Compressão - consiste em um compressor, condensador, evaporador e expansor. O equipamento opera segundo o princípio de um ciclo de compressão e expansão do portador de calor com posterior aquecimento.
• Absorção - opere com base em um absorvente e um freon. O dispositivo de absorção é eficiente e é uma bomba de nova geração.

De acordo com a fonte de calor, você pode selecionar o dispositivo:

• ar - extrai recursos térmicos da atmosfera;
• geotérmico - obtém energia da água ou do solo;
• secundário - funciona com calor secundário de água ou ar.

Dispositivos de aquecimento secundário podem tirar energia do esgoto.

O aparelho de bomba de calor também difere em termos de ambiente para a entrada e transformação de energia, características e métodos de operação.

Sistema de água subterrânea

Os aparelhos permitem que você receba calor das entranhas da terra durante todo o ano. As seguintes modificações podem ser selecionadas de acordo com o tipo de circuito geotérmico:

• Horizontal - um sistema em forma de tubos localizado abaixo do congelamento do solo, a uma profundidade de 1,5-2 m. O regime de temperatura ao longo do ano atinge + 3 ... + 15 graus, pelo que o calor pode ser obtido a qualquer momento .
• Vertical - o reservatório parece um poço de 50-200 m de profundidade. Dentro, existem sondas especiais que absorvem calor de um gradiente de temperatura constante.

Ao organizar um contorno vertical, a composição geológica do solo deve ser levada em consideração. No local onde está localizado o contorno horizontal não se pode construir casas, colocar ladrilhos.

Sistema água-a-água

Para aquecer uma sala, você precisará usar a energia da água subterrânea com uma temperatura constante de +7 graus e acima. A tecnologia prevê o abastecimento de água por bomba centrífuga a uma estação especial. A energia térmica é transferida para o anticongelante pelo circuito inferior do dispositivo.Esta opção é permitida nos sites:

• sem água subterrânea ou com um nível mínimo de sua ocorrência;
• com poços em que a marca d'água não diminui;
• com composição de sal e poluição mínimas;
• equipado com poço de drenagem, capaz de receber 2.200 litros de esgoto por hora.

A melhor opção de equipamento água-a-água é uma área próxima a um rio ou outro corpo d'água.

Sistema "água-ar"

As bombas de calor não aquecem o ar dentro das divisões, mas sim o próprio transportador de calor. Pode ser usado para aquecimento, preparação de água quente. O sistema tem uma série de vantagens:

• instalado sem furar um contorno externo;
• é confiável e durável;
• eficaz no outono e na primavera.

As desvantagens das bombas incluem:

• diminuindo o COP quando a temperatura atinge +1,2 graus;
• usando reverso para descongelar a unidade externa.

As estações não são o único meio de geração de calor. Funcionam em conjunto com uma caldeira de aquecimento.

Sistema ar-ar

Dispositivos ar-ar recebem energia térmica das massas de ar da rua. Externamente, eles se assemelham a aparelhos de ar condicionado, mas podem operar em baixas temperaturas. O ar frio é aquecido em um condensador. As vantagens da TN incluem:

• custo comparável ao preço de um ar condicionado;
• instalação rápida;
• nenhum risco de vazamento de portadores de calor.

Entre as desvantagens dos sistemas:

• a capacidade de operar apenas em temperaturas de até -20 graus;
• a necessidade de instalação de um bloco especial dentro de cada cômodo;
• falta de condições de obtenção de água quente.

O equipamento de aquecimento ar-ar pode ser usado para aquecer adicionalmente uma casa de verão ou uma casa de campo.

Critérios de seleção do sistema

Antes de comprar uma bomba de calor, você precisa considerar:

• Custos de configuração do sistema. Para conectar um VT em Moscou, você precisará estabelecer um contorno horizontal. Uma cova é cavada (10 mil rublos / turno para alugar uma escavadeira), então a preparação para o trabalho é realizada (5 mil rublos). O poço custa 1000 rublos / lm, levando-se em consideração a instalação e a tubulação da sonda. Para que o sistema funcione normalmente, serão necessários 350 m de circuito ou 350 mil rublos.
• Consumo de energia. Uma bomba de calor de 9 kW consome 2,7 kW / h de eletricidade, o que é mais barato do que uma caldeira elétrica semelhante.
• Retorno. O aquecimento alternativo, levando em consideração os custos de instalação e o consumo de eletricidade, terá retorno após 3 anos.
• Condições climáticas da região de residência. Os THs são ineficazes em áreas com invernos gelados. Eles não serão capazes de absorver a quantidade necessária de calor do solo, do ar ou da água.
• Potência do dispositivo. O proprietário de uma casa térrea de 10x10 quadrados deve fazer cálculos com base em: a temperatura negativa máxima (-20 graus); diferenças de temperatura externa e interna (20 - -20 = 40); perda de calor das paredes (tijolo - 13,5 kW). Para o último indicador de potência mínima, você precisa adicionar cerca de 50%.
• Capacidade do tanque de armazenamento. Com 3 partidas da bomba, são necessários 30 litros de água, com 5 partidas - 20 litros.

Ao selecionar o equipamento, são levadas em consideração as condições da casa e as características da área onde ela está localizada.

Vantagens e desvantagens

As comunicações de aquecimento com uma bomba de calor têm uma série de vantagens:

• economia de energia: com um consumo de 1 kW / h, obtém-se 4 kW / h de calor;
• reduzindo o custo de reparo do sistema;
• versatilidade - adequado para instalação em regiões sem redes de gás, linhas de energia, porque irá operar no ar, solo ou água;
• automação total do sistema - em caso de ausência prolongada, o proprietário pode definir um regime de temperatura constante de +10 graus;
• segurança ambiental - não produz óxidos, ácidos e compostos benzóicos;
• sem situações de emergência - o refrigerante e os componentes do sistema não aquecem até temperaturas críticas;
• a capacidade de operar em temperaturas de até -15 graus;
• reversibilidade - as unidades refrigeram a casa no verão, retirando o calor dos cômodos e direcionando-o para o ambiente de backup;
• uso a longo prazo: sem revisão, a bomba é usada por 25-50 anos, uma peça sobressalente do compressor falha a cada 15-20 anos.

As desvantagens do uso de bombas de calor incluem:

• custos financeiros para organizar um sistema geotérmico;
• retorno do sistema a longo prazo (5-10 anos);
• a necessidade de usar aquecimento adicional em regiões frias.

Em sistemas de aquecimento de piso, é permitido o uso de fan coils que transferem calor ou frio da água para o ar. Se você tem uma casa antiga, precisará reformar o aquecimento.

Fabricantes populares de bombas de calor

As bombas de calor são produzidas principalmente por empresas da Ásia. Daikin, Mitsubishi Electric e Hitach foram os primeiros a abastecer o mercado europeu. Os equipamentos também são produzidos por fabricantes da Coréia do Sul (LG e Samsung), China (Midea e Gree).

As marcas europeias Dimplex, Nibe, Alpha-Inno Tec, AJ Tech, CIAT, Technibel, Atlantic, Airwell, Buderus também têm modificações ATW.

Bomba de calor faça você mesmo

É possível fazer você mesmo uma bomba de calor apenas para aquecer uma pequena casa.

1. Compre uma geladeira velha e desmonte-a removendo a automação.
2. Faça um condensador de um tanque de aço de 100 L cortado pela metade. Uma bobina de cobre com paredes de 1 mm de espessura é colocada no tanque.
3. Faça uma bobina enrolando um tubo de cobre em torno de um cilindro de gás ou oxigênio, observando a mesma distância entre as voltas.
4. Fixe as voltas enfiando o fio nos orifícios nos cantos de alumínio.
5. Soldar as partes do tanque.
6. Faça um evaporador com um recipiente de plástico de 60-80 litros. É equipado com uma bobina e uma rosca para os tubos de drenagem e alimentação.
7. Instale o equipamento na sala e leve 2 dutos de ar até ele, recortados na faixa frontal.
8. Soldar tubos de cobre, bomba em Freon.
9. Faça uma partida inicial e conecte a estrutura ao aquecimento.

O ar será fornecido pelo canal superior ao freezer, resfriado e fornecido ao compartimento. Após o aquecimento por um trocador de calor na parede traseira, as massas de ar entrarão na sala.

Como resultado do trabalho, obtém-se um sistema em malha fechada. O refrigerante circula nele, levando e transportando energia do evaporador para o condensador. A energia térmica recebida é de pequena potência, portanto, é necessário conectar adicionalmente um piso aquecido ou radiadores de baixa inércia.

A temperatura da água de saída não será superior a 50-60 graus.

Esquema

Um esquema de sistema de aquecimento bivalente ajudará a economizar na fabricação independente do dispositivo e na sua instalação. Envolve o cálculo da potência da bomba de calor com base na temperatura mínima. A unidade não funcionará com capacidade total ao longo do ano.

Nanos, neste caso, é uma unidade passiva à qual uma caldeira a gás ou combustível sólido está conectada. O bypass está conectado a este último.

As modificações da bomba térmica são equipamentos eficientes, mas caros. Com um longo período de retorno, serão a única alternativa em áreas sem gás.