Como fazer uma bomba de calor ar-água: diagramas de dispositivos e montagem automática

Em conexão com o aumento regular no custo de refrigerantes, métodos alternativos de aquecimento estão se tornando populares. Por exemplo, uma bomba de calor ar-água prática que usa energia do ar para aquecer. A instalação não requer consumíveis caros, fáceis de usar, seguros.

Devido ao custo considerável da montagem da unidade na fábrica, muitos têm interesse na construção independente desse sistema. Nós lhe diremos o que um capataz precisará para fazer uma bomba de calor caseira. Aqui você encontrará quais equipamentos técnicos devem ser estocados.

Características do sistema térmico ar-água

A bomba de calor a que este artigo é dedicado, em contraste com outras modificações de um dispositivo desse tipo (em particular, água-água água do solo), tem várias vantagens:

• economiza eletricidade;
• a instalação não exigirá terraplenagem em larga escala, perfuração, obtenção de permissões especiais;
• se você conectar o sistema a painéis solares, poderá garantir sua total autonomia.

Uma vantagem significativa de um sistema térmico que extrai energia eólica e a transfere para a água é cem por cento de segurança ambiental.

Antes de prosseguir com o projeto da bomba, é necessário descobrir em quais casos o sistema é mais eficaz e quando seu uso é impraticável.

Um sistema de bomba de calor que extrai energia da massa de ar pode ser usado para aquecer todos os tipos de refrigerantes usados ​​no CEI: água, ar, vapor

Aplicação e especificações de trabalho

A bomba de calor trabalha produtivamente exclusivamente na faixa de temperatura de -5 a +7 graus.A uma temperatura do ar de +7, o sistema gera mais calor do que o necessário e, com um valor abaixo de -5, não é suficiente para aquecimento. Isto é devido ao fato de que o freon concentrado na estrutura ferve a uma temperatura de -55 graus.

Teoricamente, o sistema pode gerar calor mesmo em uma geada de 30 graus, mas não será suficiente para aquecimento, porque a saída de calor depende diretamente da diferença entre o ponto de ebulição do refrigerante e a temperatura do ar.

Portanto, esse sistema não funcionará para os residentes das regiões norte, onde o clima frio ocorre mais cedo, e nas casas das regiões sul pode efetivamente servir vários meses frios.

Se baterias padrão forem instaladas na sala, a bomba de calor funcionará menos eficientemente. O melhor de tudo é que o dispositivo ar-água é combinado com convectores e outros radiadores com uma grande área, além de sistemas de aquecimento de piso, "Paredes quentes" do tipo água.

Além disso, a sala em si deve ser bem isolada do lado de fora e ter janelas com várias câmaras que proporcionam melhor isolamento térmico do que madeira ou plástico comuns.

A bomba de calor interage melhor com o sistema de piso radiante, que não requer aquecimento do líquido de refrigeração acima de 40 - 45º С

Caseiro bomba de calor capaz de efetivamente aquecer casas de até 100 metros quadrados. me garantida uma potência de 5 kW. Deve-se entender que o freon não pode ser derramado com qualidade suficientemente alta em uma estrutura criada em condições domésticas; portanto, deve-se esperar que seu ponto de ebulição seja de -22 graus.

O dispositivo de montagem em casa é ideal para fornecer calor à garagem, estufa, despensas, pequena piscina privada etc. O sistema geralmente é usado como aquecimento adicional.

Caldeira elétrica ou qualquer outro equipamento tradicional para a estação de aquecimento será necessário em qualquer caso. Durante geadas severas (-15 a 30 graus), é recomendável desligar a bomba de calor para evitar o desperdício de eletricidade, pois durante esse período sua eficiência não é superior a 10%.

As bombas de calor fornecem energia suficiente para aquecer a água em piscinas privadas internas (+)

O princípio do sistema

A substância de trabalho no design é o ar. Através da unidade externa, instalada na rua, o oxigênio é canalizado para o evaporador, onde interage com o refrigerante.

Freon se torna gasoso sob a influência da temperatura (já que ferve a -55 graus) e, em um estado aquecido, entra no compressor sob pressão. O dispositivo comprime o gás, aumentando assim sua temperatura.

Hot Freon entra no circuito do tanque de armazenamento (condensador), onde o calor é transferido para a água, que pode ser usada posteriormente para organizar o aquecimento e FGP. No condensador, o freon perde apenas parte de seu calor e ainda está em estado gasoso.

Ao passar pelo estrangulamento, o refrigerante é pulverizado, resultando em uma queda de temperatura. Freon torna-se líquido e, dessa forma, passa para o evaporador. O ciclo se repete.

A figura mostra esquematicamente a implementação do princípio de uma bomba de calor elementar, dividida por um compressor e um expansor em dois circuitos - pressão alta e baixa

Aqueles que desejam construir por conta própria bomba de calor de resíduos e equipamentos antigos, por exemplo, de um refrigerador antigo, as informações descritas no artigo que recomendamos ajudarão.

Construção de bomba de calor ar-água

O sistema de bomba de calor consiste em quatro elementos principais:

• unidade externa;
• Capacidades de trocador de calor e evaporador;
• unidade para compressor;
• capacidade de armazenamento (capacitor).

Considere os recursos de design de cada um dos blocos.

Montagem de unidade externa

Para criar um bloco externo, você precisará de:

• Habitação. Um bloco de um sistema dividido, uma máquina de lavar e outro equipamento geral é tradicionalmente adequado, às vezes é construído de forma independente por soldagem elementos de metal. É importante tratar o metal com tinta anticorrosiva do tipo pó após a montagem.
• O fã. O produto pode ser emprestado do trabalho antigo sistemas de ar condicionado ou compre separadamente.

O modelo do ventilador deve ter pás largas de plástico e, de preferência, com um motor destacável, para poder conectá-lo ao sensor.

Para montar a unidade externa, você precisa de uma caixa e de um ventilador embaixo do sistema de ar condicionado. Parâmetros de bloco aproximados - 75x85x30 cm

Na unidade externa, você pode instalar o evaporador e os elementos auxiliares para sua operação, mas é mais aconselhável colocar essas peças em um estojo separado.

Instale a unidade externa a uma distância de 2 a 10 m da casa. É importante construir uma base sob ela e colocar um dossel para proteger a estrutura da precipitação. Também é necessário fixar a grade na frente do ventilador para evitar que sujeira, detritos e folhas entrem nas pás e tubos do ventilador.

Além disso, é desejável instalar aquecedores que protejam as paredes laterais e os painéis da formação de gelo. Nesse caso, não é necessário aquecimento adicional da caixa. O local para instalar a unidade deve ser bem ventilado, longe de fontes de chama aberta.

Unidade com permutador de calor-evaporador

O evaporador pode ser adquirido pronto usando os serviços de fornecedores na rede ou criado de forma independente. Para fazer isso, você precisa de um tanque de 80 litros e um fio de cobre com um diâmetro de 10 mm e uma espessura de pelo menos 1 mm.

O comprimento é calculado individualmente, levando em consideração a potência necessária. Para um dispositivo de 5 kW, você pode levar 10 m. No evaporador, ocorrerá aquecimento e circulação de freon, além de contato com o ar.

Para criar um trocador de calor, você precisa projetar uma bobina. Para isso, o fio é enrolado em um tubo de paredes espessas com um diâmetro que não excede a largura do tanque. É importante deixar fatias salientes além da altura da caixa. Eles serão necessários para conectar a bobina a outros elementos do sistema - o compressor e o tanque de armazenamento.

Para criar uma bobina, um tubo de cobre com paredes de cerca de 1 mm é enrolado em torno de um cilindro de gás, tubo ou garrafa de plástico cheia de água

2 acessórios para conexão de tubulações são cortados no corpo, dois conectores para a saída do fio são criados. Os compostos são selados. Prenda a estrutura acabada usando suportes em forma de L.

Recomenda-se instalar adicionalmente um relé de degelo no evaporador, pois o ar estará circulando no tanque, cuja temperatura é negativa.Nesse caso, a condensação acumulada no sistema pode causar o congelamento do evaporador. Além disso, para excluir a formação de umidade, um filtro secador pode ser introduzido no sistema.

Regras de instalação do compressor

Para instalar o compressor, você precisará de um compartimento separado com isolamento de som e vibração, uma vez que quase todas as modificações do dispositivo são barulhentas durante a operação. Você pode tirar um compressor usado de uma geladeira, um ar-condicionado ou adquirir um novo modelo.

Os seguintes tipos de compressores são adequados para bombas de calor:

1. Rotary os compressores são os mais baratos, mas têm várias desvantagens - produzem ruído, têm baixa eficiência e duram de 8 a 10 anos.
2. Espiral modificações são instaladas em todos os modelos modernos de ar condicionado, refrigerador. Eles são duráveis ​​(15-20 anos), silenciosos, eficientes, mas têm um alto custo.
3. Pistão modelos são instalados principalmente em refrigeradores industriais. Os produtos têm boa eficiência, durabilidade (15 a 20 anos), mas extremamente barulhentos e caros.

Para uma bomba de calor, um compressor monofásico deve ser selecionado. Antes de comprar, é importante descobrir com que tipo de freon o dispositivo funciona. É aconselhável comprar um modelo rodando no R22, preferencialmente no R422. É mais fácil trabalhar com um refrigerante desse tipo do que com qualquer outro tipo de freon.

O compressor é conectado por tubos à unidade evaporadora e condensadora. Graças ao dispositivo, o freon aumenta sua temperatura.

Projeto da capacidade de armazenamento (capacitor)

Para fazer um condensador, você precisa de uma carcaça embaixo de uma caldeira de 100 litros ou de qualquer outro tanque de aço inoxidável do mesmo volume. Também é necessária uma bobina feita de um tubo de cobre. Em uma bomba de 5 kW, você pode usar um fio de 12 metros. Freon quente passará através do tubo da bobina, devido ao qual a água é aquecida.

Etapa 1: Criando uma bobina

Para a fabricação de uma bobina, você precisa de um fio de cobre com um diâmetro de pelo menos 26 mm e uma espessura de parede de 1 mm. Ele deve ser enrolado em um tubo com uma seção transversal menor que o tanque.

A altura da espiral deve corresponder à altura da caixa. É importante deixar as saídas do tubo fora do tanque para poder conectar a bobina ao evaporador e ao compressor.

Etapa 2: preparando o caso

Para instalar a bobina, o tanque deve ser cortado. Acima e abaixo, é necessário criar orifícios para as saídas do fio de cobre, além de cortar compartimentos adicionais para a instalação de 2 conexões, uma delas projetada para sair da água e a outra para entrar. Após os procedimentos realizados, o tanque deve ser selado.

O permutador de calor-compressor pode ser adquirido separadamente na forma de um projeto acabado. Usando um dispositivo montado na fábrica, você pode aumentar a potência e a eficiência da instalação.

O refrigerante rotulado de R22 de acordo com os regulamentos de Montreal está programado para ser desativado em 2030. Para encher o sistema, é melhor usar seu refrigerante substituto - R422

Conexão da unidade externa ao evaporador

Para conectar a unidade externa e o evaporador, serão necessários 2 tubos de polietileno PND 32. O ar passará por um tubo e sairá por outro.

Os canos podem ser enterrados no chão, após a adição de qualquer material de areia à vala, ou deixados na superfície se o revestimento externo estiver localizado perto da casa.

Evaporador, compressor e conexão do tanque

Freon circula neste sistema. Para conectar as bobinas ao compressor e ao acelerador, é necessário entrar em contato com especialistas em equipamentos de refrigeração. Será difícil para uma pessoa que não possui experiência em trabalhos de solda, mesmo com ferramentas e materiais, combinar corretamente todos os elementos em um sistema para garantir as obras de construção.

Além disso, muitos materiais adicionais serão necessários - tubos de diferentes diâmetros, várias modificações torneiras de drenagemválvulas para gravação de ar, válvulas de segurança, bem como clipes para tubos, braçadeiras, cortadores de tubos para cortar seções da tubulação.

Serão necessários outros dispositivos especializados disponíveis em qualquer oficina para reparo de geladeiras e condicionadores de ar.

A injeção de freon de alta qualidade também é realizada usando equipamento especial. Portanto, para combinar trocadores de calor, um compressor e um acelerador em um sistema de trabalho, é mais conveniente e lucrativo recorrer aos profissionais.

Implementação do sistema de gerenciamento de instalação

Para monitorar a pressão e a temperatura do freon, você pode usar uma placa com uma tela de qualquer condicionador de ar. No processo de soldagem, com a ajuda de especialistas, o design pode ser implementado corretamente na instalação.

Também é possível conectar um dispositivo especial - um sensor de rotação do ventilador. Ele regula a velocidade de rotação das pás e também automatiza a velocidade da bomba de circulação freon.

Além disso, você pode definir um timer, acionador de partida elétricodispositivo que protege o compressor contra superaquecimento. Todas essas peças podem ser adquiridas em oficinas de reparação ou no mercado de peças de reposição.

Cálculo da potência da bomba de calor ar-água

Para aquecimento de salas com uma área de 100 metros quadrados. m preciso de uma bomba de calor maior. A potência necessária da instalação pode ser calculada aproximadamente usando a tabela:

Essas tabelas ajudarão a calcular a área da bobina para criar a instalação de uma potência específica

Para determinar quanta energia o compressor deve ter, quais diâmetros de tubo usar e outros dados importantes ao projetar uma bomba de calor ar-água, é necessário recorrer a um dos seguintes métodos:

• Use calculadoras on-line publicadas nos sites dos fabricantes de trocadores de calor.
• Aplicar software Coolpack 1,46, Copeland.
• Convide um especialista que fará as medições e cálculos necessários.

Área da bobina do condensador (PZK) pode ser calculado pela fórmula:

PZK = M / 0,8 TD,

onde M é a potência unitária em kW; 0,8 - coeficiente de condutividade térmica em contato com água e cobre; DT é a diferença de temperatura entre o ar de entrada e saída no sistema.

Os parâmetros da bomba de calor acima são adequados para salas de até 100 metros quadrados. metros. A potência da instalação é de 5 kW. Se você comprar trocadores de calor especiais, é bem possível aumentar a capacidade da instalação em 10-15 kW.

A figura mostra um sistema no qual trocadores de calor, um compressor e um acelerador são combinados em um tanque. O projeto utiliza trocadores de calor de fábrica (+)

Serviço de Instalação Caseiro

Para operação de alta qualidade, a bomba de calor precisa de manutenção adicional. Se você usar o dispositivo no inverno (considerando que não há aquecimento adicional instalado no gabinete), a unidade precisará ser periodicamente aquecida, pois uma crosta de gelo se formará em sua superfície.

Também é necessário periodicamente:

• Limpe as pás do ventilador de detritos - folhas, poeira, sujeira, neve, etc.
• Lubrifique o compressor de acordo com as instruções.
• Troque o óleo no compressor e no ventilador.

Além disso, para o funcionamento normal do sistema, é necessário verificar regularmente a integridade da tubulação de cobre, do cabo de alimentação do compressor, do ventilador e de outros dispositivos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo a seguir o familiarizará com o princípio de operação e o design de uma bomba de calor que processa energia eólica:

Uma bomba de calor ar-água feita em casa é um dos dispositivos mais eficientes e de baixo custo para aquecimento adicional de residências. Qualquer pessoa pode criar e instalar este sistema.

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