Cómo hacer una bomba de calor aire-agua: diagramas de dispositivos y autoensamblaje
En relación con el aumento regular en el costo de los refrigerantes, los métodos alternativos de calentamiento se están volviendo populares. Por ejemplo, una práctica bomba de calor aire-agua que utiliza energía del aire para calentar. La instalación no requiere consumibles caros, fáciles de usar, seguros.
Debido al considerable costo del ensamblaje de la unidad en la fábrica, muchos tienen interés en la construcción independiente de este sistema. Le diremos qué necesitará un capataz casero para hacer una bomba de calor casera. Aquí descubrirá qué equipo técnico debe almacenarse.
El contenido del artículo:
- Características del sistema térmico aire-agua.
- Construcción de bomba de calor aire-agua.
- Ensamblaje de unidad exterior
- Unidad con intercambiador de calor-evaporador
- Reglas de instalación del compresor
- Diseño de capacidad de almacenamiento (condensador)
- Conexión de la unidad externa al evaporador.
- Conexión del evaporador, compresor y tanque
- Implementación del sistema de gestión de instalación
- Cálculo de la potencia de la bomba de calor aire-agua.
- Servicio de instalación casera
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
Características del sistema térmico aire-agua.
La bomba de calor, a la que se dedica este artículo, en contraste con otras modificaciones de dicho dispositivo (en particular, agua-agua y agua del suelo), tiene varias ventajas:
- ahorra electricidad;
- la instalación no requerirá movimientos de tierra a gran escala, perforación, obtención de permisos especiales;
- Si conecta el sistema a paneles solares, puede garantizar su total autonomía.
Una ventaja significativa de un sistema térmico que extrae energía eólica y la transfiere al agua es la seguridad medioambiental al cien por cien.
Antes de continuar con el diseño de la bomba, es necesario averiguar en qué casos el sistema es más efectivo y cuándo su uso no es práctico.
Aplicación y detalles del trabajo
La bomba de calor funciona productivamente exclusivamente en el rango de temperatura de -5 a +7 grados.A una temperatura del aire de +7, el sistema generará más calor del necesario y, a un valor inferior a -5, no es suficiente para calentar. Esto se debe al hecho de que el freón concentrado en la estructura hierve a una temperatura de -55 grados.
Teóricamente, el sistema puede generar calor incluso en heladas de 30 grados, pero no será suficiente para calentar, porque la producción de calor depende directamente de la diferencia entre el punto de ebullición del refrigerante y la temperatura del aire.
Por lo tanto, este sistema no funcionará para los residentes de las regiones del norte donde el clima frío ocurre antes, y en las casas de las regiones del sur puede servir efectivamente varios meses fríos.
Si se instalan baterías estándar en la habitación, la bomba de calor funcionará de manera menos eficiente. Lo mejor de todo es que el dispositivo de aire-agua se combina con convectores y otros radiadores con un área grande, así como sistemas de calefacción por suelo radiante, "Paredes cálidas" del tipo de agua.
Además, la habitación en sí debe estar bien aislada del exterior, tener ventanas multicámara incorporadas que brinden un mejor aislamiento térmico que la madera o el plástico ordinarios.
Hecho en casa bomba de calor capaz de calentar efectivamente casas de hasta 100 metros cuadrados. my garantizado para dar una potencia de 5 kW. Debe entenderse que el freón no se puede verter con suficiente calidad en una estructura creada en condiciones domésticas, por lo tanto, uno debería esperar su punto de ebullición a -22 grados.
El dispositivo de ensamblaje doméstico es ideal para suministrar calor al garaje, invernadero, cuartos de servicio, pequeña piscina privada El sistema se usa generalmente como calefacción adicional.
Caldera electrica u otro equipo tradicional para la temporada de calefacción será requerido en cualquier caso. Durante las heladas severas (-15-30 grados), se recomienda apagar la bomba de calor para evitar el desperdicio de electricidad, ya que durante este período su eficiencia no es superior al 10%.
El principio del sistema.
La sustancia de trabajo en el diseño es el aire. A través de la unidad exterior, que se instala en la calle, se transporta oxígeno al evaporador, donde interactúa con el refrigerante.
El freón se vuelve gaseoso bajo la influencia de la temperatura (ya que hierve a -55 grados) y en estado caliente ingresa al compresor bajo presión. El dispositivo comprime el gas, aumentando así su temperatura.
El freón caliente ingresa al circuito del tanque de almacenamiento (condensador), donde el calor se transfiere al agua, que luego puede usarse para organizar el calentamiento y FGP. En el condensador, el freón pierde solo una parte de su calor y todavía está en estado gaseoso.
Al pasar por el estrangulador, se rocía el refrigerante, por lo que su temperatura baja. El freón se vuelve líquido y de esta forma pasa al evaporador. El ciclo se repite.
Los que desean construir por su cuenta bomba de calor de materiales de desecho y equipos viejos, por ejemplo, de un refrigerador viejo, la información descrita en el artículo que recomendamos será de ayuda.
Construcción de bomba de calor aire-agua.
El sistema de bomba de calor consta de cuatro elementos principales:
- unidad exterior;
- capacidades de intercambiador de calor-evaporador;
- unidad para compresor;
- Capacidad de almacenamiento (condensador).
Considere las características de diseño de cada uno de los bloques.
Ensamblaje de unidad exterior
Para crear un bloque externo, necesitará:
- Vivienda. Un bloque de un sistema dividido, una lavadora, otro equipo general es tradicionalmente adecuado, a veces es construido independientemente por soldadura elementos metálicos Es importante tratar el metal con pintura anticorrosiva de tipo polvo después del ensamblaje.
- El abanico. El producto puede ser prestado del antiguo trabajo. sistemas de aire acondicionado o comprar por separado.
El modelo de ventilador debe tener aspas de plástico anchas y, preferiblemente, con un motor desmontable, para poder conectarlo al sensor.
En la unidad exterior, puede instalar el evaporador y los elementos auxiliares para su funcionamiento, pero es más aconsejable colocar estas piezas en una caja separada.
Instale la unidad exterior a una distancia de 2-10 m de la casa. Es importante construir una base debajo y colocar un dosel para proteger la estructura de la precipitación. También es necesario fijar la rejilla frente al ventilador para evitar que la suciedad, los desechos y las hojas entren en las aspas y tuberías del ventilador.
Además, es deseable instalar calentadores que protejan las paredes laterales y los paneles de la formación de hielo. En este caso, no se requiere calefacción adicional de la carcasa. El lugar para instalar la unidad debe estar bien ventilado, lejos de fuentes de llamas abiertas.
Unidad con intercambiador de calor-evaporador
El evaporador se puede comprar listo para usar utilizando los servicios de proveedores en la red, o creado independientemente. Para hacer esto, necesita un tanque de 80 litros y un cable de cobre con un diámetro de 10 mm y un grosor de al menos 1 mm.
La longitud se calcula individualmente teniendo en cuenta la potencia requerida. Para un dispositivo de 5 kW, puede tomar 10 m. En el evaporador, se producirá calentamiento y circulación de freón, así como el contacto con el aire.
Para crear un intercambiador de calor, debe diseñar una bobina. Para esto, el cable se enrolla alrededor de una tubería de paredes gruesas con un diámetro que no excede el ancho del tanque. Es importante dejar rebanadas que sobresalgan más allá de la altura de la carcasa. Serán necesarios para conectar la bobina con otros elementos del sistema: el compresor y el tanque de almacenamiento.
Se cortan 2 accesorios para conectar tuberías en el cuerpo, se crean dos conectores para la salida del cable. Los compuestos están sellados. Sujete la estructura terminada con soportes en forma de L.
Se recomienda instalar adicionalmente un relé de descongelación en el evaporador, ya que el aire circulará en el tanque, cuya temperatura es negativa.En este caso, la condensación acumulada en el sistema puede hacer que el evaporador se congele. Además, para excluir la formación de humedad, se puede introducir un filtro secador en el sistema.
Reglas de instalación del compresor
Para instalar el compresor, necesitará una carcasa separada con aislamiento de sonido y vibración, ya que casi todas las modificaciones del dispositivo son ruidosas durante el funcionamiento. Puede tomar un compresor usado debajo de un refrigerador, un aire acondicionado o comprar un nuevo modelo.
Los siguientes tipos de compresores son adecuados para bombas de calor:
- Rotativo Los compresores son los más económicos, pero tienen una serie de desventajas: hacen ruido, tienen baja eficiencia y duran 8-10 años.
- Espiral Se instalan modificaciones en todos los modelos modernos de aires acondicionados, refrigeradores. Son duraderos (15-20 años), silenciosos, eficientes, pero tienen un alto costo.
- Pistón Los modelos se instalan principalmente en refrigeradores industriales. Los productos tienen buena eficiencia, durabilidad (15-20 años), pero extremadamente ruidosos y costosos.
Para una bomba de calor, se debe seleccionar un compresor monofásico. Antes de comprar, es importante averiguar con qué tipo de freón funciona el dispositivo. Es recomendable comprar un modelo que se ejecute en R22, preferiblemente en R422. Es más fácil trabajar con un refrigerante de este tipo que con cualquier otro tipo de freón.
El compresor está conectado por tubos a la unidad de evaporador y condensador. Gracias al dispositivo, el freón aumenta su temperatura.
Diseño de capacidad de almacenamiento (condensador)
Para hacer un condensador, necesita una carcasa debajo de una caldera de 100 litros o cualquier otro tanque de acero inoxidable del mismo volumen. También se necesita una bobina hecha de un tubo de cobre. En una bomba de 5 kW, puede tomar un cable de 12 metros. El freón caliente pasará a través del tubo de la bobina, debido a lo cual se calienta el agua.
Paso # 1: Crear una bobina
Para la fabricación de una bobina, necesita un cable de cobre con un diámetro de al menos 26 mm y un grosor de pared de 1 mm. Debe enrollarse en una tubería que tenga una sección transversal más pequeña que el tanque.
La altura de la espiral debe coincidir con la altura de la carcasa. Es importante dejar las salidas de la tubería fuera del tanque para poder conectar la bobina con el evaporador y el compresor.
Paso # 2: preparando el caso
Para instalar la bobina, se debe cortar el tanque. Arriba y abajo, debe crear agujeros para las salidas del cable de cobre, así como cortar compartimentos adicionales para la instalación de 2 accesorios, uno de los cuales está diseñado para salir del agua y el otro para ingresar. Después de los procedimientos realizados, el tanque debe sellarse.
El intercambiador de calor-compresor se puede comprar por separado en forma de diseño terminado. Con un dispositivo ensamblado de fábrica, puede aumentar la potencia y la eficiencia de la instalación.
Conexión de la unidad externa al evaporador.
Para conectar la unidad exterior y el evaporador, se necesitarán 2 tubos de polietileno. PND 32. El aire pasará por un tubo y saldrá por otro.
Las tuberías se pueden enterrar en el suelo, después de agregar cualquier material de arena a la zanja, o dejarlas en la superficie si la carcasa exterior se encuentra cerca de la casa.
Conexión del evaporador, compresor y tanque
El freón circula en este sistema. Para conectar las bobinas con el compresor y el acelerador, es necesario contactar a especialistas en equipos de refrigeración. Será difícil para una persona que no tiene experiencia en trabajos de soldadura, incluso con herramientas y materiales, combinar correctamente todos los elementos en un solo sistema para garantizar los trabajos de construcción.
Además, se requerirán muchos materiales adicionales: tubos de diferentes diámetros, varias modificaciones grifos de drenajeválvulas para grabado de aire, válvulas de seguridad, así como clips para tuberías, abrazaderas, cortatubos para cortar secciones de la tubería.
Se necesitarán otros dispositivos especializados que estén disponibles en cualquier taller para reparar refrigeradores y aires acondicionados.
La inyección de freón de alta calidad también se lleva a cabo utilizando equipos especiales. Por lo tanto, para combinar intercambiadores de calor, un compresor y un acelerador en un sistema de trabajo, es más conveniente y rentable recurrir a profesionales.
Implementación del sistema de gestión de instalación
Para controlar la presión y la temperatura del freón, puede usar una placa con una pantalla debajo de cualquier aire acondicionado. En el proceso de trabajo de soldadura con la ayuda de especialistas, el diseño se puede implementar correctamente en la instalación.
También es posible conectar un dispositivo especial: un sensor de rotación del ventilador. Regula la velocidad de rotación de las cuchillas y también automatiza la velocidad de la bomba de circulación de freón.
Además, puede configurar un temporizador, arrancador eléctricoDispositivo que protege el compresor del sobrecalentamiento. Todas estas piezas se pueden comprar en talleres de reparación o en el mercado de repuestos.
Cálculo de la potencia de la bomba de calor aire-agua.
Para calentar habitaciones con una superficie de 100 metros cuadrados. Necesito una bomba de calor más grande. La potencia requerida de la instalación se puede calcular aproximadamente utilizando la tabla:
Para determinar qué potencia debe tener el compresor, qué diámetros deben usarse y otros datos importantes al diseñar una bomba de calor de aire y agua, debe recurrir a uno de los siguientes métodos:
- Utilice calculadoras en línea publicadas en los sitios web de los fabricantes de intercambiadores de calor.
- Aplicar software Coolpack 1,46, Copeland.
- Invite a un especialista que haga las mediciones y cálculos necesarios.
Área de la bobina del condensador (PZK) se puede calcular mediante la fórmula:
PZK = M / 0.8DT,
donde M es la unidad de potencia en kW; 0.8 - coeficiente de conductividad térmica en contacto con agua y cobre; DT es la diferencia de temperatura entre el aire entrante y saliente en el sistema.
Los parámetros de la bomba de calor anteriores son adecuados para habitaciones de hasta 100 metros cuadrados. metros La potencia de la instalación es de 5 kW. Si compra intercambiadores de calor especiales, es muy posible aumentar la capacidad de la instalación hasta 10-15 kW.
Servicio de instalación casera
Para una operación de alta calidad, la bomba de calor necesita mantenimiento adicional. Si usa el dispositivo en invierno (dado que no hay calefacción adicional instalada en la carcasa), entonces la unidad tendrá que calentarse periódicamente, ya que se formará una costra de hielo en su superficie.
También es necesario periódicamente:
- Limpie las aspas del ventilador de escombros: hojas, polvo, suciedad, nieve, etc.
- Lubrique el compresor de acuerdo con sus instrucciones.
- Cambie el aceite en el compresor y el ventilador.
Además, para el funcionamiento normal del sistema, es necesario verificar periódicamente la integridad de la tubería de cobre, el cable de alimentación que suministra el compresor, el ventilador y otros dispositivos.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
El siguiente video lo familiarizará con el principio de operación y el diseño de una bomba de calor que procesa la energía eólica:
Una bomba de calor de aire y agua hecha en casa es uno de los dispositivos más eficientes y de bajo costo para la calefacción adicional de los hogares. Cualquiera puede hacer e instalar este sistema.
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