Bomba de calor aire-aire: principio de funcionamiento, dispositivo, selección y cálculos.
¿Desea equipar la calefacción por convección en la casa, donde se utiliza una bomba de calor aire-aire para calentar el refrigerante, lo que proporciona ahorros significativos en los costos de calefacción? Acuerde que obtener calefacción completa en una empresa con agua caliente es casi gratis, un evento muy tentador.
¿Pero no sabe cómo construir un sistema de este tipo para calentar las instalaciones de una manera alternativa y obtener agua caliente para las necesidades domésticas?
Le ayudaremos a resolver este problema: el artículo destaca el principio de funcionamiento y el diseño de la bomba. La energía de dicho sistema tendrá que gastarse solo en el funcionamiento del compresor, y la mayor parte del calor se extraerá de la calle de la atmósfera, para lo cual no necesitamos dinero.
También se consideran las ventajas de su implementación en el sistema y las desventajas significativas. Se presta especial atención a la selección y cálculo de la bomba.
Y para que los amantes hagan todo con sus propias manos, ofrecemos construir tal bomba por su cuenta, utilizando materiales improvisados. Proporcionamos materiales fotográficos y recomendaciones de video sobre el diseño y el funcionamiento de la bomba de aire caliente para ayudar.
El contenido del artículo:
Bomba de calor aire-aire característica
Cualquier bomba de calor se refiere a equipos del alcance de energía alternativa. Toma la energía térmica de las masas de aire en la calle, del espacio circundante en la habitación, para calentarla con objetos residenciales y no residenciales.
No se utilizan combustibles combustibles.
Bomba de calor externa (TN) aire-aire es similar a un aire acondicionado inverter, sistema dividido del bloque externo e interno.
Y de acuerdo con el principio de acción, se parece más a un refrigerador, solo actúa "viceversa". Pero a diferencia de ambos, esta bomba de calor es capaz de enfriar y calentar las masas de aire en la casa.
Principio de funcionamiento y disposición interna.
Un fenómeno físico simple de la termodinámica es la piedra angular del funcionamiento de las bombas de calor aire-aire: un líquido enfría la superficie con la que se dispersa durante la evaporación. Por ejemplo, el vapor sobre una taza de té caliente muestra el mismo efecto.
Un refrigerador común también funciona según este principio. En su interior hay tubos a través de los cuales circula el refrigerante a alta presión. Toma calor del interior del congelador y se calienta ligeramente al mismo tiempo.
Luego, el calor acumulado se transfiere al aire de la habitación a través de un intercambiador de calor (rejillas detrás del refrigerador).
Y para que después de que el refrigerante se enfríe a las temperaturas de funcionamiento, se comprime en el compresor. Y para el ciclo de trabajo, freón dentro del sistema. compresor-condensador-evaporador cambia constantemente de un estado gaseoso a un estado líquido y viceversa.
La bomba de calor de aire funciona exactamente de la misma manera. Solo toma calor de la calle, y no de un congelador cerrado. Incluso si afuera está helado, todavía hay mucha energía térmica en la atmósfera.
La bomba de calor aire-aire consta de los siguientes elementos:
- compresor
- Evaporador con soplador de aire forzado;
- válvula de expansión;
- tubos de cobre para bombear freón entre la calle y la casa;
- Un condensador con un ventilador para suministrar aire caliente a la habitación.
Los primeros tres elementos conforman la unidad externa, y el último se refiere al interior de la bomba de calor. Los tubos de cobre con aislamiento térmico están diseñados para el movimiento continuo del refrigerante entre estos módulos del sistema dividido.
El algoritmo de operación de la bomba de calor aire-aire es el siguiente:
- El ventilador introduce el aire de la calle en la unidad exterior y lo conduce a través de las aletas del evaporador externo. El freón que circula a través del intercambiador de calor absorbe la energía térmica en él, convirtiéndose en un estado gaseoso.
- Luego el gas entra al condensador, donde se comprime. Y luego se bombea a través de tuberías de cobre a la unidad interior.
- En el condensador ubicado en la casa, el gas vuelve al líquido y transfiere calor al aire interior.
- Luego, el exceso de presión se ventila por medio de una válvula de expansión, y el freón líquido se envía nuevamente al evaporador primario.
La temperatura del freón que ingresa a la unidad externa siempre es inferior a la temperatura ambiente. Por lo tanto, siempre toma calor de la atmósfera.
Pero el nivel de "enfriamiento" del refrigerante en el sistema es constante y la temperatura exterior fluctúa constantemente. Por esta razón, en heladas severas, la TV pierde su efectividad.
Para aumentar la potencia de la bomba de calor, las superficies del condensador y el evaporador se hacen lo más grandes posible. Y para un funcionamiento ininterrumpido en invierno, el intercambiador de calor exterior está equipado con su propio sistema de descongelación.
Pros y contras de una bomba de calor de aire
Cada sistema técnicamente complejo tiene sus propias ventajas y desventajas. Los folletos son una cosa, pero en realidad, los propietarios de bombas de calor corren el riesgo de encontrar ciertos problemas.
Las plantas de calefacción / refrigeración aire-aire son beneficiosas por varias razones.
Las principales ventajas incluyen:
- Universalidad Los sistemas le permiten calentar y enfriar habitaciones según el propósito de la habitación, las necesidades y la temporada climática.
- Respetuoso del medio ambiente. Permiten abandonar por completo la quema de gas natural, carbón, leña, etc., obstruyendo el medio ambiente natural con productos de combustión.
- Fácil instalación No es difícil ensamblar un sistema de componentes de producción en fábrica. Puede construir una bomba de calor usted mismo con medios improvisados.
- Seguridad contra incendios. El proceso de generar calor no está asociado con el uso de combustible. Incluso las infracciones en el funcionamiento de la instalación no podrán provocar incendios.
- Rentabilidad Se sienten atraídos por un alto coeficiente de transferencia de calor a un costo mínimo (producen 4–5 kW de calor por 1 kW de electricidad consumida). Además, pagan rápidamente.
- Asequible por el precio. El costo de los sistemas fabricados en fábrica le permite comprar una bomba de calor para casi todos. La instalación a medida será casi gratuita.
- Conveniencia de la operación. El dispositivo más sofisticado técnicamente en el sistema es un compresor, cuyo mantenimiento es difícil de manejar. Con una carga típica de las bombas de calor, los compresores rara vez fallan antes del tiempo prometido por el fabricante.
Para la organización de la calefacción en una habitación es suficiente instalar sistema divididocolgando un módulo externo en la fachada y un convector en la pared interna. Para calentar varias habitaciones habrá que equipar los canales de distribución de aire calentado.
Todo el control de la bomba de calor aire-aire se realiza mediante automatización integrada. No se prestará especial atención a la operación y configuración de este sistema. Solo será necesario limpiar los filtros de aire regularmente y, a veces, cambiarlos.
Entre los lados negativos de las bombas de calor están los siguientes:
- aunque un fondo leve, pero todavía ruidoso;
- dependencia directa de la eficiencia del sistema de la temperatura externa;
- aumento del consumo de energía durante el clima frío en la calle;
- polvo constantemente suspendido en el aire debido al funcionamiento continuo del ventilador y la convección del aire en la habitación;
- dependencia de la fuente de alimentación (para un funcionamiento ininterrumpido, se requiere un generador).
A temperaturas exteriores de hasta -10 ° C, todo funciona bien, el calor tomado de la calle es suficiente para crear condiciones cómodas en la casa. Pero con un enfriamiento adicional, la eficiencia de la bomba disminuye drásticamente.
Si la cabaña está construida en un área con clima frío y heladas severas en invierno, entonces no puede prescindir de una caldera o chimenea adicional.
Para equipo de calentamiento de aire Tales sistemas encajan perfectamente. Mínimo consumo de energía, esfuerzo de instalación y problemas de mantenimiento. Pero no pueden calentar el agua.Para hacer esto, deberá instalar adicionalmente una caldera o conectarse a redes centralizadas.
Las bombas de calor aire-aire son la mejor manera de calentar edificios de madera o SIW. Tales edificios tienen bajas pérdidas de calor, hay suficiente abundancia de capacidades de bomba de calor de aire para su calefacción.
Las principales diferencias con respecto al aire acondicionado.
Externamente, la bomba de calor aire-aire es similar a un acondicionador de aire doméstico. Pero tiene sus propias características y especificaciones de diseño distintivas.
El primer dispositivo se utiliza como fuente principal de calefacción, trabajando todo el año. Y el segundo está más destinado a enfriar el aire en el calor del verano.
La función principal de la bomba de calor es la calefacción. Sin embargo, muchos modelos también pueden enfriar el aire de la habitación. Pero en este modo de operación, son significativamente inferiores al aire acondicionado en eficiencia energética. Este es más bien un caso extremo de su uso.
Por otro lado, muchos aires acondicionados inverter Puede calentar el aire interior. Pero al mismo tiempo consumen muchas más bombas de calor. Cada dispositivo tiene su propio propósito.
El uso de calentadores aire-aire es principalmente un cambio a fuentes de energía renovables.
Estos sistemas son económicamente viables, a pesar de las grandes inversiones iniciales. La reducción de las facturas de calefacción paga todos los costos iniciales.
Selección y cálculo de la bomba de calor.
Una bomba de calor aire-aire solo será efectiva si se selecciona correctamente. Es necesario calcular su potencia por adelantado, dependiendo de la cuadratura de la casa. Y solo entonces mira los precios de diferentes fabricantes.
En los cálculos, se utiliza el coeficiente de eficiencia energética del COP (la relación entre la potencia del VT y la energía utilizada).
Bajo "condiciones de invernadero" a menudo alcanza 4–5 puntos, y los modelos más modernos hasta 7–8. Sin embargo, cuando la temperatura exterior cae a -15–20 ° С, este indicador cae bruscamente a solo dos.
En cálculo de calentamiento de aire debe ser considerado:
- aislamiento térmico e insolación de habitaciones;
- área de habitaciones;
- número de residentes en la cabaña;
- Condiciones climáticas generales de la zona donde se encuentra la casa.
Para la mayoría de los hogares, se necesitan unos diez kW de potencia de bomba de calor por cada diez metros cuadrados. Pero todo aquí es bastante arbitrario. Si los techos por encima de 2.7 mo las paredes y ventanas están mal aisladas, entonces se requerirá más calor.
Hay muchos fabricantes de bombas de calor aire-aire en Asia y Europa.
Las buenas críticas tienen sistemas de Daikin, Dimplex, Hitachi, Vacio, Mitsubishi, Fujitsu, Transportista, Aertec, Panasonic y Toshiba. Casi todos sus modelos están adaptados a las condiciones de operación domésticas y han demostrado ser buenos.
Incluso con caídas de voltaje, no se rompen, y continúan funcionando correctamente después de encender la electricidad.
El precio de las bombas de calor de aire en funcionamiento varía en el rango de 90 a 450 mil rublos. Aquí, mucho depende no solo de la capacidad de la unidad, sino también de la funcionalidad adicional y del país de fabricación.
Complemento de modelos separados:
• filtros para limpiar y desinfectar el aire;
• calentadores de respaldo;
• generadores eléctricos;
• Módulos GSM para controlar el sistema;
• ionizadores y ozonizadores.
La práctica muestra que en heladas por debajo de -15 ° C en habitaciones calentadas solo por una bomba de aire caliente, se enfría. Y sin un calentador adicional, la comodidad en las habitaciones francamente no huele.
Sin embargo, en las regiones del sur donde tales heladas son raras, la TV es bastante efectiva y justifica el dinero gastado más que debido al ahorro de energía.
Hecho en casa de un viejo refrigerador
Es bastante difícil ensamblar una bomba de calor aire-aire de compresores y condensadores individuales con sus propias manos sin suficiente conocimiento especializado en ingeniería. Pero para una habitación pequeña o invernadero, puede usar el viejo refrigerador.
Para hacer esto, haga dos agujeros en la puerta delantera del refrigerador. A través del primero, el aire de la calle ingresará al congelador, y a través del segundo más bajo se lo llevará de regreso a la calle.
Al mismo tiempo, durante el paso a través de la cámara interior, le dará parte del calor presente al freón.
También puede simplemente refrigerar la máquina en la pared con una puerta abierta al exterior y un intercambiador de calor en la parte posterior de la habitación. Pero debe tenerse en cuenta que la potencia de un calentador de este tipo será pequeña, y consume mucha electricidad.
El aire interior se calienta desde el intercambiador de calor en la parte posterior del refrigerador. Sin embargo, dicha bomba de calor solo puede funcionar a temperaturas exteriores de al menos más cinco grados Celsius.
Este electrodoméstico está diseñado solo para uso en interiores.
La instalación de una bomba de calor aire-aire es extremadamente simple. Es necesario instalar los bloques externos e internos, y luego conectarlos entre sí mediante un circuito con refrigerante.
La primera parte del sistema se instala en la calle: directamente en la fachada, en el techo o al lado del edificio. El segundo en la casa se puede colocar en el techo o en la pared.
Se recomienda instalar la unidad exterior a pocos metros de la entrada de la cabaña y lejos de las ventanas, no se olvide del ruido que hace el ventilador.
Y el interior está configurado para que la corriente de aire caliente que se extiende se distribuya uniformemente por toda la habitación.
Si planea calentar una casa con varias habitaciones en diferentes pisos con una bomba de calor aire-aire, deberá equipar el sistema de conductos de ventilación con descarga forzada.
En este caso, es mejor ordenar el proyecto a un ingeniero competente, de lo contrario, la potencia TN puede no ser suficiente para todas las habitaciones.
El medidor y el dispositivo de protección deben soportar las cargas máximas creadas por la bomba de calor. Con un enfriamiento brusco fuera de la ventana, el compresor comienza a consumir electricidad muchas veces más de lo habitual.
Es mejor que un calentador de aire de este tipo coloque una línea de suministro separada del panel de distribución.
Se debe prestar especial atención a la instalación de tubos para freón. Incluso las virutas más pequeñas en el interior pueden dañar el equipo del compresor.
Aquí no puede prescindir de las habilidades de la soldadura fuerte de cobre. El refrigerante de repostaje generalmente debe confiarse a un profesional para evitar problemas posteriores con sus fugas.
Las instrucciones paso a paso para hacer una bomba de calor desde un refrigerador se describen en este articulo.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
El principio de funcionamiento del sistema de división aire-aire dividido:
Bomba de calor de aire en el sistema de calefacción de una casa de dos pisos:
Inversor de aire acondicionado o bomba de aire caliente: ¿cuál es mejor?
Las bombas de calor aire-aire son dispositivos altamente eficientes. Son fáciles de mantener, fáciles de operar y económicos.
A la venta ahora hay una gran variedad de sistemas similares, para cualquier hogar puede elegir una instalación de calefacción. Solo es necesario calcular correctamente su poder, entonces servirá efectivamente durante muchos años.
¿Qué opina sobre la eficiencia y la viabilidad del uso de bombas de calor aire-aire? Comparta su opinión, deje comentarios sobre el uso de unidades y haga preguntas. El formulario de comentarios se encuentra a continuación.
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Debido al aumento constante de los precios de la energía, finalmente hemos prestado atención a cómo podemos ahorrar en este tipo de gastos debido a la tecnología. La bomba de calor de aire también tiene sus inconvenientes, pero son más que rentables con el efecto positivo que trae. Lo único negativo: si los días con bajas temperaturas prevalecen en la región, entonces esta bomba no es para usted.
No tenemos tan pocos lugares, con un clima lo suficientemente cálido para tales bombas. Tome la misma costa del Mar Negro: no hay heladas, y el suministro de gas, especialmente en las estribaciones, es muy costoso. ¡Aquí, tal bomba es perfecta!
La bomba de calor aire-aire utiliza la atmósfera como fuente de energía. Aquí el perro está enterrado, cuanto menor es la temperatura del aire, menos energía se produce para calentar el interior. Esta propiedad limita el uso rentable de la bomba a territorios con t> -10 ° C. Si el invierno es duro en su área, preste atención a nuestra madre tierra (por debajo del nivel de congelación), puede usar un cuerpo de agua cercano (preferiblemente un río, un lavado natural de tuberías). Costos adicionales, pero el calor en su hogar lo vale.
Las bombas de calor tienen una característica: la mayor eficiencia se obtiene calentando el refrigerante a temperaturas relativamente bajas, aproximadamente 45 ° C. Para trabajar con radiadores de calefacción convencionales, esta temperatura no es suficiente, o tendrá que colocar baterías grandes en 20 secciones. Pero para la calefacción por suelo radiante, esta es la temperatura. En los sistemas convencionales (con una caldera de gas, por ejemplo), se reduce especialmente a tales valores para no sobrecalentar el piso y, en consecuencia, la habitación.
Y Victor y Alexander, no tienes toda la razón. Por ejemplo, las aplicaciones rentables hasta -10 son información obsoleta. Los ingenieros trabajan, inventan y ahora han logrado en el sistema de CPC aire - aire> 3 a -15 g. Y el trabajo se probó a temperaturas> -30 g (naturalmente, con una ligera disminución en la eficiencia y el CPC). Es decir, ¡el máximo vale la pena en un par de años!
Además, sobre el calentamiento del refrigerante. Los ingenieros también trabajaron duro. Por ejemplo, lograron comprimir compresores más potentes basados en imanes de samario en las dimensiones de los bloques antiguos (lo que inmediatamente hizo posible reducir a la mitad el consumo de energía a la misma potencia que los motores con rotor de jaula de ardilla), y la eficiencia aumentó con el uso de compresores scroll (10 por ciento). El acanalado interno (!) De los tubos de freón y el flejado de dos filas de los radiadores permitieron maximizar la eficiencia de los radiadores de las unidades externas e internas (el último Daikin de gama alta tiene un radiador de unidad interior de cinco filas). Todo esto permitió reducir la diferencia en las temperaturas de funcionamiento entre las unidades exterior e interior, y en consecuencia elevar el CPC.¡Y también transfiera las bombas de calor a la zona de eficiencia energética A +++!
En consecuencia, en el verano tendrá un aire acondicionado muy económico, que también acelera la recuperación de la inversión.
Me gustaría hacer una pregunta, pero si coloca la unidad exterior bajo tierra y le hace una chaqueta de agua, o la coloca en un recipiente con agua.