Clima

Cómo funcionan las bombas de calor

Las mejores mentes de la humanidad están desarrollando nuevas tecnologías para crear energía con el fin de reducir el consumo de recursos naturales. Una opción decente es una bomba de calor. Dependiendo del equipo, el trabajo puede requerir tierra, agua o aire. El artículo describirá el principio de funcionamiento de las bombas de calor..

Contenido:

Las siguientes preguntas se considerarán a continuación:

tipo de agregados, sus pros y contras;
el principio de funcionamiento del equipo;
dispositivo del sistema de calefacción.

Que es una bomba de calor

La bomba de calor se utiliza tanto para la calefacción completa de la casa como para la disposición de la calefacción por suelo radiante. El principio de funcionamiento es el siguiente: el refrigerante entra en el intercambiador de calor. El refrigerante, bajo la influencia del calor generado, se genera en un gas calentado a temperaturas máximas. En el segundo intercambiador de calor, cede su calor al portador de líquido, este último ya pasa por las tuberías del sistema de calefacción..
Los fabricantes presentan en el mercado varios tipos de bombas de calor, que pueden utilizar diferentes tipos de “combustible”: suelo, aire y agua..

Las calderas geotérmicas todavía se utilizan poco en nuestro país debido a su elevado coste. Pero el principio de funcionamiento de la bomba de calor está ganando cada vez más seguidores y recibiendo comentarios positivos..

El principio de funcionamiento de un sistema de bomba de calor “agua subterránea” y “tierra-aire”

Los equipos geotérmicos, que utilizan tierra como combustible, suministran aire caliente a las instalaciones a través de tuberías de agua o conductos de aire, lo que da nombre a estos sistemas..
Las propiedades físicas del suelo le permiten almacenar el calor recibido durante el día por el sol. El colector está montado profundamente en el suelo, por debajo de la profundidad de su congelación. El refrigerante, que circula constantemente por los canales del colector, toma este calor disipado sobre sí mismo..
La energía potencial más baja no es suficiente para calentar ni siquiera una perrera. Sin embargo, esto es suficiente para que hierva el refrigerante, que es la siguiente etapa del sistema de calefacción. Bajo la influencia de la temperatura, el refrigerante adquiere un estado gaseoso y entra en el compresor, donde se comprime el gas..
Al aumentar la presión, la temperatura del gas aumenta y ya a la salida del compresor es de 70-120 grados, a veces incluso más. El refrigerante en el condensador transfiere la temperatura acumulada al medio de calentamiento..

En el camino hacia el dispositivo de reducción, el gas se convierte en un líquido, que se mueve a través del acelerador, donde hay una fuerte caída de presión de regreso al evaporador. Tal esquema de funcionamiento de la bomba de calor, si no entra en los detalles más pequeños, proporciona calefacción a las instalaciones..
Se requiere una fuente de alimentación para el compresor que bombea refrigerante. A un costo de 1 kW en la salida, obtenemos 4 kW de energía térmica, donde la diferencia de 3 kW se obtiene del suelo..

Pros y contras del esquema de funcionamiento de la bomba de calor.

De las propiedades positivas, se puede observar la constancia de la fuente de calor. Es decir, a cierta profundidad, incluso en las heladas más severas, la temperatura del suelo no cambia..

La desventaja del sistema es:

en el alto precio de los equipos y el costoso trabajo de instalación: contratar equipos para cavar un agujero y atraer especialistas para que se conecten. Aunque aquí puedes usar un recolector horizontal y cavar una zanja por tu cuenta;
en la “ocupación” de una gran superficie destinada a la instalación del colector. Como regla general, esta parcela es mucho más grande que el área de la casa con calefacción;

ante la ausencia de la oportunidad de utilizar el territorio para espacios verdes, porque las temperaturas negativas afectarán constantemente sus raíces. Además, en caso de emergencia, puede ser necesario excavar parte del sitio para inspeccionar la avería del equipo..

El principio de funcionamiento de la bomba de calor de los sistemas aire-aire y aire-agua.

La tecnología implica la operación de equipos que toman aire de la atmósfera para su posterior calentamiento. Pueden ser acondicionadores de aire y bombas de calor “inteligentes” modernos para uso industrial..
La configuración básica del sistema incluye ventiladores que funcionan para la entrada de aire forzada. El compresor está presurizado para hacer circular el refrigerante en un circuito cerrado..

En el condensador, el freón entra en forma gaseosa y se calienta hasta unos 60 grados. Al pasar por el evaporador, el gas vuelve a su estado líquido anterior. La temperatura positiva acumulada se propaga a través de los conductos de ventilación..
La válvula de control le permite configurar el modo de confort en la habitación. La unidad de automatización se utiliza para monitorear constantemente la implementación de los parámetros especificados. En situaciones de emergencia, se les da una señal sobre fallas existentes..

Los modelos innovadores permiten administrar la configuración de forma remota (a través de Internet). Aquí, el equipo se programa teniendo en cuenta la hora del día, la temperatura exterior y la intensidad de la visita a la habitación climatizada..

Pros. Desventajas

Cabe señalar de inmediato que este sistema no se utiliza como una fuente de calefacción independiente. Más a menudo, actúa como un asistente para reducir la carga del calentador principal. El coeficiente térmico es de aproximadamente 2,5 kW, lo que significa que por 1 kW de electricidad obtendremos 3,5 kW de energía térmica. Los indicadores pueden variar según la temperatura exterior.
Se utilizan dispositivos similares para calentar agua en piscinas..

Las ventajas de dicho equipo incluyen:

el calentamiento de los flujos de aire tiene lugar dentro de las instalaciones, lo que reducirá el costo de producción de calor;
la capacidad de usar la calefacción periódicamente, por ejemplo, una casa de campo, que se visita solo los fines de semana. Con el control remoto, puede encender el sistema de calefacción literalmente un par de horas antes de la llegada..

Una mosca en la pomada será la limitación del funcionamiento de este sistema, asociado a las condiciones climáticas de la mayoría de las regiones del país. El calentamiento efectivo solo es posible a temperaturas de -15 a + 20 grados y aislamiento térmico adicional del edificio. Para algunos modelos, el límite inferior es de hasta -30 grados..

El intercambiador de calor exterior está montado en la pared; los equipos más potentes pueden requerir una base. Las unidades instaladas en planta sótano, por su alto rendimiento, transmiten ruidos y vibraciones al interior.

El principio de funcionamiento de la bomba de calor del sistema “agua-aire” y “agua-agua”.

Si un depósito no congelante con agua corriente se encuentra cerca de la vivienda o el agua subterránea fluye a poca profundidad, entonces es más conveniente instalar una bomba de calor que funcione según el principio de “agua-aire” y “agua-agua”..

Un sistema de tubería de intercambiador de calor se coloca en el fondo del depósito. Una carga de 5 kg por cada metro de la manga garantizará su estabilidad, no permitirá que se mueva bajo la influencia de la corriente. Por medio de una bomba eléctrica, el refrigerante se alimenta a través del canal al evaporador.
El calor acumulado se transfiere a un circuito interno lleno de refrigerante de baja evaporación. Bajo la influencia de las altas temperaturas, el freón adquiere una forma gaseosa y luego ingresa al condensador. El circuito secundario calienta el refrigerante, que pasa al sistema de calefacción de aire o agua de la casa..
El funcionamiento de una bomba de tipo cerrado se ha descrito anteriormente. Aquí la circulación tiene lugar en un círculo cerrado: al final del volumen de negocios, el refrigerante de agua fluye de regreso al depósito.
El sistema de circuito abierto prevé la perforación de dos pozos hasta el nivel del agua subterránea. Se instala una bomba eléctrica en uno de ellos, bombeando agua al intercambiador de calor y más de acuerdo con el esquema anterior. El segundo pozo, ubicado al menos a 5 metros del anterior, sirve para descargar el refrigerante ya enfriado.

Pros. Desventajas

Debido a la baja presión y la temperatura insuficientemente alta, el sistema se puede utilizar con pantallas térmicas y calefacción por suelo radiante..

Entre las ventajas se encuentran:

rentabilidad. Los equipos de alta calidad producen 7-8 kW de calor por 1 kW de electricidad;
espacio mínimo utilizado, debido al tamaño compacto de la unidad en sí y la lejanía del dispositivo operativo.

Bueno, el débito es una desventaja significativa. El nivel del agua subterránea puede cambiar con los movimientos del depósito. Por lo tanto, el sistema algún día se volverá inútil con una fuerte caída de agua..

Con la lejanía de los depósitos abiertos, la instalación de bombas de calor se considera poco rentable e ineficaz. Además, para elaborar un esquema de colocación, perforación y movimiento de tierras, es necesario atraer especialistas y alquilar equipos..

Principales fabricantes

Se presentan en el mercado equipos de empresas líderes y poco conocidas.

Las primeras líneas las toma el fabricante NIBE AB (Suecia). Su equipamiento destaca por sus propiedades y características técnicas únicas. El precio de una bomba de calor con este principio de funcionamiento es de 500,000 rublos..
HELIOTHERM (Austria) se encuentra justo debajo. El siguiente puesto se da a los productos de la marca comercial más antigua Viessman (Alemania), que ha estado desarrollando y produciendo dispositivos para sistemas de calefacción durante casi un siglo..

Los fabricantes líderes son responsables de la calidad y brindan una garantía de bomba de hasta 25 años de servicio sin problemas. Según sus garantías, algunos componentes durarán al menos 100 años..

Montaje del sistema por su cuenta

Desafortunadamente para los artesanos del hogar, no será posible hacer frente a la colocación e instalación de dispositivos complejos. Este trabajo consta de muchas etapas desde el diseño hasta el montaje de un bloque automático. Sutilezas y matices acompañan en cada paso de la instalación que una persona desprevenida no puede conocer.
El cálculo incorrecto de la longitud de la línea, la profundidad del depósito incorrecto, el ajuste y el equilibrio incorrectos pueden dañar todo el sistema. Por lo tanto, ahorrar no es práctico, trasladar la solución de esta difícil tarea a las espaldas de empresas especializadas..

Salir

En conclusión, me gustaría considerar imparcialmente los beneficios de las bombas de calor, tan ampliamente publicitadas por los fabricantes..

La eficiencia es un tema controvertido. El alto costo del equipo, la instalación y el mantenimiento posterior costará un centavo. El ahorro se puede afirmar a temperaturas exteriores de hasta -5 grados. Conociendo nuestros duros inviernos, el consumo de energía de las unidades aumenta automáticamente de manera significativa.
Versatilidad. Los sistemas se pueden utilizar como acondicionadores de aire durante el verano. Sin embargo, dado el punto anterior, surge la pregunta: ¿no es caro enfriar la casa??
Respeto al medio ambiente – confirmado incondicionalmente, debido a la no utilización de recursos naturales y la ausencia de productos de combustión en la atmósfera..

Eficiencia de calefacción. Este factor se confirma solo con aislamiento de alta calidad y aislamiento de todo el edificio. En otras condiciones, la instalación de una bomba de calor no es práctica..
Sin duda, el control automático aumenta la comodidad en ocasiones. La función le permite controlar de forma remota el nivel de temperatura en el local desde una computadora o teléfono. Sin embargo, no todos los modelos tienen esta ventaja..

El funcionamiento seguro solo es posible con una selección de alta calidad de todos los componentes del sistema de calefacción y, por supuesto, una instalación competente.