Uma bomba de calor é uma coisa interessante, mas cara. O custo aproximado do equipamento + dispositivos de circuito externo é de $ 300 a $ 1000 por 1 kW de potência. Conhecendo a "praticidade" do povo russo, é fácil presumir que mais de uma bomba de calor feita à mão funcione na vastidão de nossa vasta e diversificada pátria. Na maioria das vezes, existem dispositivos caseiros que foram feitos por "geladeiras". E isso é compreensível, porque a bomba de calor e o freezer funcionam de acordo com o mesmo princípio, só que o sistema de aquecimento das plantas está focado em captar calor, não em retirá-lo, e o compressor é utilizado com uma potência superior.
Leia sobre como funciona aqui.
O que pode ser uma fonte de calor para uma bomba de calor
O calor para aquecer a divisão pode ser retirado do ar exterior. Mas aqui surgirão inevitavelmente dificuldades de funcionamento: as flutuações de temperatura, mesmo médias diárias, são muito grandes, sem falar no fato de que a bomba de calor mostra eficiência normal em temperaturas acima de 0o C. E em quantas regiões temos esse quadro no inverno ? Na primavera, e mesmo assim não cedo, e não em todo o território, e não o tempo todo.
Qualquer ambiente pode ser uma fonte de calor para a sua casa com aquecimento por bomba de calor
Uma fonte de calor localizada na água parece muito mais aceitável. Se houver um rio próximo, um lago ou uma lagoa de profundidade decente, é ótimo: você pode simplesmente afogar o oleoduto. É importante apenas que os pescadores com donks não pescem lá.
Outra boa opção é um poço, mas existe a possibilidade do nível da água descer e você terá que procurar outra fonte. Mas até agora está tudo bem, vai funcionar bem: a temperatura média da água nos horizontes subterrâneos é de 5 a 7 oC. Isso é mais do que suficiente para o funcionamento da bomba de calor.
Você pode se surpreender, mas também pode usar o sistema de esgoto - as temperaturas são mais altas do que nos poços. A tubulação pode ser colocada em uma fossa ou poço, mas desde que esteja sempre coberta com água. E o tubo deverá ser resistente a produtos químicos.
Um coletor subterrâneo horizontal é uma tarefa extremamente trabalhosa: será necessário remover o solo de várias centenas de metros quadrados até uma profundidade abaixo do ponto de congelamento. São volumes muito grandes que não podem ser dominados sozinho ou mesmo com um assistente. E, como a prática tem mostrado, em nossas condições climáticas, esses sistemas são ineficazes: os invernos são muito rigorosos.
Com coletores verticais, as coisas não melhoram - dificilmente você conseguirá fazer sem o equipamento de perfuração. O número e a profundidade dos poços dependem do solo: a faixa de possível remoção de calor de um metro de um poço é muito grande. De 25 W / m em brita seca e solo arenoso, até 80-85 W / m em brita húmida e solos arenosos ou em granito. Consequentemente, a diferença no comprimento dos poços é de 3 vezes e mais.
Aqui está um diagrama de aquecimento de uma casa com uma bomba de calor. Ao usar, como no exemplo descrito, dois poços e na ausência de um circuito fechado, a distância entre os dois poços deve ser de pelo menos 20 metros. E é preciso levar em consideração a direção do fluxo para que a água fria da bomba não baixe a temperatura no poço "doador"
No exemplo descrito de uma bomba de calor caseira, a fonte de calor é um poço com uma boa vazão de água. A água chega tão rapidamente que cobre o consumo para as necessidades domésticas e é suficiente para transferir a quantidade necessária de calor (a vazão de água necessária foi calculada e a bomba foi selecionada em conformidade).Mas a fonte de calor para essa modificação pode ser qualquer uma das descritas acima, exceto o ar. Decidida a fonte de calor, será possível fazer uma bomba de calor para aquecer a casa.
Tipos de bombas de calor
Para entender claramente o que é uma bomba de calor, você precisa saber qual é o seu transportador de calor nos contornos de sua estrutura externa e interna. Esses refrigerantes classificam este dispositivo.
Tipos de bombas de calor
O dispositivo recebe energia para seu funcionamento das seguintes fontes:
- agua. A fonte pode ser um corpo de água, um abastecimento de água centralizado ou um poço, etc .;
- priming;
- ar.
No interior, a energia obtida com tal dispositivo é utilizada não só para aquecimento, mas também para climatização, bem como aquecimento de água. A combinação de várias funções e elementos utilizados torna possível dividir as bombas de calor em vários tipos, que incluem:
- água Água;
- ar-água;
- solo-água.
Água-ar
Os sistemas mais eficientes de aquecimento são os sistemas água-água. Essa eficiência se deve ao fato de que a temperatura da água utilizada, localizada em grandes profundidades, é constante e tem indicadores bastante elevados. Para obter energia deste tipo de fonte, eles podem usar:
- poços e poços, com a ajuda dos quais a água subterrânea é bombeada;
- corpos d'água abertos, que incluem rios e lagos;
- água residual que tem sido usada na indústria para a tecnologia.
Uma bomba de calor que usa energia extraída de um reservatório de tipo aberto exigirá o menor custo. Nesse caso, você precisará carregar os canos com um refrigerante e colocá-los na água. No caso das águas subterrâneas, utiliza-se uma estrutura mais cara, visto que sua implantação já é mais difícil. Para despejar água, você precisa construir um poço. Essa água vai passar pelo trocador de calor.
Circuito ar-água ou ar
Uma bomba de calor ar-água combina prós e contras. As vantagens incluem a inutilidade no desenvolvimento de poços de grande profundidade e trabalhos associados à limpeza do solo. A desvantagem desses dispositivos é seu baixo consumo de energia na estação fria, o que afeta sua menor eficiência entre os outros modelos. Para usar este dispositivo, é necessário montar o equipamento adequado no telhado da casa.
Bomba de calor de fonte de ar
A vantagem deste projeto pode ser atribuída à sua capacidade de reaproveitar o calor que sai das instalações, que aquece a bomba de calor na forma de fumaça, água ou ar. No inverno, aquecimento alternativo será necessário para eliminar a falta de calor.
Lençóis freáticos
Uma bomba de calor deste tipo também é uma fonte de energia muito eficiente para aquecimento. Isso se deve ao fato de que o calor obtido do solo a 5 metros de profundidade possui valores constantes de temperatura e não é afetado pelas mudanças nas condições climáticas na superfície terrestre. No circuito externo, o refrigerante é uma composição especial segura chamada salmoura, que é segura do ponto de vista ambiental.
O circuito externo utilizado para este tipo de bomba de calor pode ser do tipo horizontal ou vertical.
Os tubos usados para este sistema devem ser de plástico. A execução horizontal requer uma grande área de terreno. Depois que os tubos são colocados sob o solo, este lote de terreno não pode ser usado para necessidades agrícolas.
É permitido cultivar um gramado ou plantas da mesma idade. Para execução vertical, será necessário desenvolver vários poços, cuja profundidade varia de 50 a 150 metros, já que nessa profundidade o solo apresenta uma temperatura estável e elevada. Esse dispositivo é chamado de bomba geotérmica.Para transferir energia de tais profundidades, sondas especiais são usadas.
Como funciona a bomba de calor
O ambiente ao nosso redor, em temperaturas acima de um grau, tem uma certa quantidade de energia. Com a ajuda de uma bomba de calor, essa energia pode ser aproveitada. Seu princípio de funcionamento é baseado na transferência de calor de uma fonte de baixo potencial com energia térmica para um portador de calor, cuja temperatura é muito mais elevada.
Como funciona a bomba de calor
Isso é implementado da seguinte forma:
- O refrigerante entra na tubulação localizada no solo. Aquece alguns graus.
- Depois disso, o refrigerante que passou para o evaporador transfere para o circuito interno a energia que foi coletada no evaporador.
- O circuito externo contém o refrigerante, que é convertido em gás após ser aquecido no trocador de calor.
- Para aumentar a temperatura desse refrigerante, ele entra no compressor para compressão em alta pressão.
- O gás refrigerante já aquecido entra no condensador, que por sua vez emite calor para o refrigerante no sistema de aquecimento da sala.
- Após o final do ciclo, o refrigerante que perdeu calor passa para o estado líquido e retorna à sua posição original.
As unidades de refrigeração funcionam em um princípio semelhante. Portanto, bombas de calor pode ser usado para condensar o ar em climas quentes anos (sistemas divididos), a partir do refrigerador.
Da experiência operacional de uma bomba de calor "faça você mesmo"
Como a prática tem mostrado, o desempenho da opção apresentada é baixo: 2,6-2,8 kW. Nem é preciso falar do alto rendimento desta bomba de calor: numa área de 60 m2 a -5 oC no exterior, ela própria mantém + 17 oC. Mas o sistema foi pensado e instalado sob a caldeira - os radiadores, a uma temperatura de entrada de + 45oC, simplesmente não podem dar mais. O sistema da casa funcionava antigo e o número de radiadores não aumentava, mas até agora no frio eram aquecidos por um fogão.
Se um trocador de calor regenerativo for adicionado à estrutura, isso aumentará a eficiência em 10-15%. Dado que os custos são baixos, você pode fazer isso. Você precisará de dois tubos de cobre de 1,5 metros cada. Um com um diâmetro de 22 mm, o segundo - 10 mm. Um condutor de 4 núcleos (comprimento 3-4 metros, diâmetro 4 mm) é enrolado em um mais fino para aumentar a área de troca de calor, suas extremidades são soldadas ao tubo para que não se desenrolem. O tubo enrolado em arame é inserido com cuidado no tubo de diâmetro maior. Deve ser instalado entre o compressor e o evaporador. O refinamento é insignificante, mas aumenta significativamente a eficiência. É verdade que, sob certas condições, não é seguro: o freon quente pode entrar no compressor, o que levará à sua falha.
Melhoria do circuito: você pode adicionar um trocador de calor regenerativo, o que aumentará a produtividade em cerca de 15-20%
A segunda opção para aumentar a eficiência, mais segura e não menos eficaz, é construir um trocador de calor adicional para aquecer água ou glicol.
O que procurar se decidir fazer a sua própria bomba de calor. Existem algumas coisas que só podem ser aprendidas com a experiência:
- As correntes iniciais desta instalação em particular foram muito decentes. Nem sempre havia recursos de rede suficientes para executar a instalação. Portanto, se você fizer uma instalação séria, é melhor pegar um compressor trifásico e fornecer uma entrada trifásica, respectivamente. Sim, não é barato, mas para uma partida estável de um compressor monofásico, é necessário um estabilizador eletrônico de potência decente, que também não pode ser chamado de barato.
- Uma bomba de calor em um sistema de radiador acabado não fornecerá uma temperatura ambiente normal. Eles são projetados para uma temperatura de refrigeração diferente, que essas instalações, especialmente as feitas em casa, raramente são capazes de fornecer.Portanto, atualize o sistema (adicionando pelo menos o mesmo número de seções do radiador) ou instale pisos de água.
- Se houver três anéis de água em um poço, isso não significa que ele tenha um grande débito. Você precisa saber quanta água ele é capaz de dar com sua seleção constante.
O princípio de funcionamento da bomba de calor
A peculiaridade das bombas de calor é que funcionam a partir de fontes naturais de energia. A bomba não precisa de diesel, eletricidade ou combustíveis sólidos para liberar energia térmica.
A fonte de energia é água, atmosfera e solo. As bombas não geram calor, simplesmente o transferem para o edifício. Isso usa uma pequena quantidade de eletricidade.
Para fornecer calor a uma casa, necessita apenas de uma bomba de calor e de uma fonte de calor. O princípio de funcionamento do sistema se assemelha ao de um refrigerador convencional, mas o contrário. Nesse caso, o calor é retirado de fora e encaminhado para a casa.
Um ponto importante: o elemento principal em um sistema de aquecimento alternativo é justamente a bomba de calor, portanto, sua construção deve ser abordada com muito cuidado.
A bomba consiste nos seguintes elementos:
Características da bomba de calor ar-ar:
- compressor, que é um elemento intermediário do sistema;
- evaporador. A transferência de energia de baixo potencial ocorre nele;
- uma válvula de estrangulamento através da qual o refrigerante (freon) retorna ao evaporador;
- condensador, onde o freon é resfriado e a energia térmica é liberada.
A bomba funciona de acordo com um certo princípio. É mais ou menos assim:
O princípio de funcionamento da bomba de calor. (Clique para ampliar)
- O calor de baixo grau, que é liberado de fontes de energia externas, é transferido por meio de tubos para o evaporador - para o primeiro elemento no projeto da bomba. O calor é transferido por transportadores de calor que são capazes de resistir a baixas temperaturas e não congelar ao mesmo tempo.
- Aqui, o calor é transferido para o refrigerante, que é circulado em um circuito fechado do sistema. Freon é freqüentemente usado como refrigerante.
- No compressor, a alta pressão atua sobre o freon, o que aumenta significativamente sua temperatura.
- No estágio seguinte, o refrigerante entra no condensador, onde o calor é transferido para o circuito do sistema de aquecimento. Como resultado, o calor vai para a sala e o freon, quando resfriado, retorna ao estado líquido.
- Através da válvula redutora de pressão, o freon retorna ao evaporador, onde o processo é repetido.
Com base no princípio de funcionamento da bomba, a eletricidade é gasta apenas no funcionamento do compressor. Como resultado, isso torna a bomba de calor a forma mais econômica de transferir calor.
Você pode estar interessado em um artigo sobre as características das bombas de calor para aquecimento doméstico. Você pode estudar uma classificação detalhada das bombas de calor neste artigo.
Resultados
Sem dúvida, o custo de uma bomba de calor de um ar condicionado é várias vezes menor do que as opções de fábrica prontas, mesmo aquelas feitas na China. Mas há muitas nuances aqui: você precisa cuidar da fonte e da quantidade de calor fornecida, calcular corretamente o comprimento dos trocadores de calor (bobinas), instalar a automação, fornecer energia garantida, etc. Mas se você for capaz de resolver esses problemas, isso será sem dúvida benéfico. Deixe-nos dar-lhe alguns conselhos: no primeiro ano é muito desejável ter aquecimento de reserva, e teste e funcionamento de teste, é melhor fazer no verão, para que haja tempo para revisar a unidade antes do início da estação de aquecimento.
Prós e contras das bombas de calor
Para as vantagens uso de sistemas de aquecimento baseados no uso de bombas de calor Pode ser atribuído Os seguintes:
- Rentabilidade durante a operação;
- Segurança ambiental de instalações;
- Segurança contra incêndios de instalações;
- Confiabilidade operacional;
- Autonomia de trabalho.
As desvantagens incluem:
- Preço Alto;
- A complexidade de todo o complexo de obras;
- A necessidade de grandes reparos após o término da vida útil, associada a investimentos significativos em materiais.
