He d’utilitzar una bomba de calor per escalfar la casa

La indústria del bombament no es deté i les noves solucions d'enginyeria estan sorgint a partir de tecnologies conegudes. Els venedors interessats a obtenir beneficis i augmentar les vendes sovint oculten dades sobre un producte concret, promovent-lo com a revolucionari, sense igual. L’exemple més destacat són les bombes de calor. Els materials promocionals no descriuen el principi de funcionament d’aquests dispositius ni el nivell d’eficiència per a la calefacció domèstica. No obstant això, és possible entendre com funciona tot, i com aquest o tal sistema pot ser útil a partir d'aquest material.

Què és una bomba de calor, el seu abast

La definició tècnica d’una bomba de calor és un dispositiu per transferir energia d’una zona a una altra amb un augment simultani de l’eficàcia del seu treball. És fàcil il·lustrar aquest mecanisme. Imagineu-vos una galleda d’aigua freda i un got calent. Per escalfar-los, es va gastar una certa quantitat d'energia des d'un cert nivell de calor. Tanmateix, l’eficàcia de la seva aplicació és diferent. Si reduïu simultàniament la temperatura d’una galleda d’aigua en un grau, l’energia calorífica resultant pot portar el líquid en el got a gairebé bullir.

És per aquesta mecànica que la bomba de calor funciona, amb la qual es pot escalfar la piscina o proporcionar-li completament calefacció per a una casa de camp. La unitat transfereix la calor d'una zona a una altra, generalment fora de la sala. Hi ha moltes aplicacions per a aquesta tècnica.

1. A certes velocitats de potència de la bomba de calor escalfant la casa ser barat i eficaç.
2. Fàcil de fer ACS amb bomba de calorutilitzar calderes secundàries de calefacció.
3. Amb un esforç i un disseny adequats, la creació està totalment disponible. sistema de calefacció autònomalimentat per panells solars.
4. La majoria dels models de bomba de calor són acceptables. per a pis calent, utilitzat com a circuit de calefacció.

Per seleccionar i comprar un sistema adequat, en primer lloc, és necessari establir correctament la tasca que hi ha davant. I només després de fer demandes d’energia i avaluar l’acceptabilitat dels diferents tipus de calderes de calor per satisfer totes les necessitats.

Principi general de treball

Tecnològicament, la bomba de calor funciona segons el familiar per a tothom Cicle de Carnot, una sèrie de transformacions d'estats de matèria. Aquestes paraules poden ser completament alienes a la majoria d’usuaris. Tanmateix, pràcticament cadascun d’ells té almenys un dispositiu a casa, basat en aquest procés físic.

En termes simples, una bomba de calor és una nevera. Qualsevol model de llar on els ciutadans estiguin acostumats a emmagatzemar carn i begudes és un escalfador amb una eficiència superior al 100%. Tot funciona de la següent manera:

• la nevera treu el calor dels productes que hi ha instal·lats i el trasllada a la graella i, per tant, a l'espai de la sala;
• al mateix temps, l'aire s'escalfa pel compressor.

Com a conseqüència, la despesa d’una determinada quantitat d’electricitat, l’usuari rep dues fonts de calor, una de les quals (l’energia que es treu dels productes) és totalment lliure.

Aquest és el principi de la bomba de calor. El dispositiu té un diagrama de funcionament invers en comparació amb un refrigerador: en ell l'intercanviador de calor i la graella del radiador és útil i és responsable de l'eficàcia final de la unitat. Tot funciona de la següent manera:

• el circuit d’extracció de calor es troba fora de l’habitació, envoltat d’un entorn de temperatura estable;
• durant el funcionament de la bomba de calor, la temperatura del fluid de treball es redueix forçosament per processos físics naturals per sota del rendiment ambiental;
• el fluix de treball treu la calor, la intensitat de la qual depèn de la diferència de temperatura formada;
• el fluid de treball entra al circuit de conversió de l'estat i a l'intercanviador de calor de l'habitació;
• l’energia s’allibera a l’aire o a un altre mitjà;
• el fluid de treball en l'estat inicial es subministra fins al començament del cicle (circuit d'extracció de calor).

Aquest sistema de calefacció té diversos avantatges i desavantatges. No obstant això, en condicions òptimes es mostra la bomba de calor estalvis significatius. La calefacció d’una casa requerirà un cost entre el 70 i el 80% menys en comparació amb les calderes clàssiques de gas i sòlids.

L’última eficiència d’una bomba de calor depèn de molts factors. Algunes solucions tecnològiques són capaces de resoldre només un nombre limitat de tasques. Altres suggereixen una instal·lació complexa de bomba de calor.

Avui en dia, hi ha una sèrie d’electrodomèstics que els propietaris ni tan sols sospiten que utilitzen idees innovadores i revolucionàries per seleccionar la calor del medi ambient. A més, això pot ocórrer fins i tot a temperatures negatives de l'aire fora de la finestra. És aire condicionat amb funció de calefacció, que, de fet, es basa en la mecànica de la bomba de calor. Els principis de funcionament d'aquests dispositius aire-aire seran discutits més endavant.

L'esquema de calefacció d'una casa privada amb l'ús d'una bomba de calor

El sistema òptim d’utilitzar una bomba de calor per a la calefacció domèstica inclou tanc d'emmagatzematge. Simplificat, sembla així:

Aquí, els blocs 1 i 2 són vàlvules, que resolen el problema de regular els fluxos de calor entrants. Es poden superposar manualment del flux o constituir capçals tèrmics automatitzats. El bloc 3 és un termòstat o sistema de sensor comú.

La calefacció funciona segons el principi següent:

• la bomba de calor pren calor del medi ambient i escalfa l'aigua;
• el líquid entra en l'intercanviador de calor de la calefacció secundària del tanc d'emmagatzematge o circula en un sol circuit;
• el sistema de calefacció està construït sobre el principi clàssic; el flux d’aigua que en conté és proporcionat per una bomba circular.

L’esquema que es mostra a la figura: l’equip mínim de la casa. Es pot afegir fàcilment. En particular, ningú no molesta instal·lar dos tancs i utilitzeu el principi del fluid secundari de calefacció. Un d’ells: una caldera de bomba de calor (instal·lada directament a la sortida d’aquest darrer): s’utilitza per al subministrament d’aigua calenta. Un tanc més voluminós resol el problema de subministrar refrigerant al sistema de calefacció.

Funció excel·lent calefacció domèstica amb bomba de calor, capacitat acumulativa i sistema de sòls aïllats per calor. En aquest cas, no és necessari escalfar el líquid a temperatures elevades. La taxa òptima de calefacció per terra radiant - de 30 a 40 graus. L’esquema de calefacció és similar al ja esmentat, però en lloc de radiadors, l’aigua flueix a la unitat de recollida amb la seva pròpia regulació de flux.

Classificació de les bombes de calor per característiques del suport

La classificació de les bombes de calor és bastant voluminosa. Els dispositius es divideixen segons el tipus de fluid de treball, el principi de canviar el seu estat físic, l’ús de dispositius de conversió, la naturalesa del suport energètic necessari per al seu funcionament. Si tenim en compte que es presenten al mercat models amb diverses combinacions de criteris de classificació, queda clar que és bastant difícil enumerar-ho tot. Tanmateix, podeu considerar els principis bàsics de la divisió de grups.

La instal·lació, el disseny i les característiques finals de la bomba de calor depenen dels paràmetres de la font de calor i de l'entorn receptor. Avui hi ha diversos tipus de solucions d’enginyeria.

Aire-aire

Bombes de calor aire-aire - dispositius més habituals. Són compactes i bastant simples. Pel que fa a la mecànica d’aquest tipus, els aparells de climatització domèstics funcionen amb mode de calefacció. El principi de funcionament és senzill:

• el canviador de calor del carrer es refreda per sota de la temperatura de l'aire i pren calor;
• després de la compressió del freó entrant al radiador, la seva temperatura augmenta molt;
• el ventilador dins de l'habitació, que bufa l'intercanviador de calor, escalfa l'habitació.

La selecció d'energia ambiental no és necessàriament un intercanviador de calor extern. Amb aquesta finalitat, l’aire es pot forçar cap a un bloc situat a la sala. Així funcionen alguns sistemes de canals.

Si el freó es comprimeix i s'expandeix en un condicionador d'aire, llavors en bombes de calor de vortex s'utilitza aire senzill. La mecànica del treball és similar: abans que el gas entri en l'intercanviador de calor intern, el gas es comprimeixi i, després de renunciar a l'energia, sigui buidat per un corrent intens a la cambra d'extracció de calor.

La bomba de calor de vòrtex és una instal·lació massiva de grans dimensions que funciona de manera eficient només quan la temperatura ambient és alta. Per tant, aquests sistemes s’instal·len en tallers industrials, utilitzen com a font de calor els gasos d’escapament dels forns o l’aire calent del sistema principal d’aire condicionat.

Aigua-aigua

Una bomba de calor d'aigua a aigua funciona de la mateixa manera que altres instal·lacions. Només els mitjans de transferència d’energia són diferents. L’equip està equipat sondes d’immersióper arribar a l’horitzó subterrani amb una temperatura positiva, fins i tot en condicions d’hivern dur.

Segons les necessitats de calefacció, els sistemes de bombes de calor aigua-aigua poden ser de diferents mides. Per exemple, a partir de diversos pous perforats al voltant d’una casa privada, acabant amb intercanviadors de calor de gran superfície situats directament a l’aquífer que s’estableixen durant la fase de construcció d’edificis.

Les bombes de calor aigua-aigua es distingeixen per una major productivitat i una potència de sortida efectiva.. La raó és l’augment de la capacitat calorífica del líquid. La capa d’aigua on es troba la sonda o l’intercanviador de calor allibera ràpidament energia i, a causa del gran volum, redueix lleugerament les seves característiques, contribuint al funcionament estable del sistema. A més, l’equip d’aigua a aigua és diferent. major eficiència.

Aigua aigua, aire-aigua

Els sistemes combinats s'han de triar amb especial cura. Al mateix temps, les condicions climàtiques existents són avaluades acuradament. Per exemple, un cicle de la bomba de calor aigua-aire té una bona eficiència per a la calefacció. a regions amb gelades severes. El sistema aire-aigua conjuntament amb un sòl càlid i una caldera acumulada de calefacció secundària és capaç de mostrar el màxim estalvi en els territoris, on la temperatura de l'aire rarament cau per sota de -5 ... -10 graus.

Es fonen (salmorra) amb aigua

La bomba de calor d'aquesta classe és una mena de vagó. Pot aplicat literalment a tot arreu. Els indicadors de la seva producció de calor neta són constants i estables. El principi de funcionament del dispositiu de salmorra-aigua es basa en l'extracció de calor, en primer lloc, a partir del sòl, que té indicadors normals d'humitat o pantanoses.

El sistema és fàcil d'instal·lar: per acomodar intercanviadors de calor externs, n'hi ha prou amb enterrar-los fins a una certa profunditat. També podeu triar una de les opcions d’equip amb un líquid de treball amb gasos o líquids.

Es fa el càlcul de la classe de bombes de calor amb aigua salina en termes de demanda energètica de calefacció. Els mètodes per a la seva determinació quantitativa abunden. Podeu fer el càlcul més precís, tenint en compte el material de les parets de la casa, el disseny de finestres, la naturalesa del sòl, la temperatura mitjana ponderada de l’aire i molt més.

Els fabricants de sistemes de salmorra-aigua ofereixen diverses versions de models diferents en el consum d'energia de la unitat de conversió, el disseny i les dimensions dels intercanviadors de calor externs i els paràmetres del circuit de sortida. Seleccionar la bomba de calor òptima en una llista de requisits preformada és fàcil.

Divisió per tipus de cos

Les bombes de calor moderns poden utilitzar un cos gasós o una solució d’amoníac líquid químic com a transportador de calor. La idoneïtat d’un esquema en particular és avaluada per diversos factors, les característiques dels sistemes.

1. Instal·lacions amb freon, tenir un cicle de bomba de calor basat en processos de compressió i expansió de gasos. D'alguna manera, es construeixen en un circuit de compressor. Els equips tenen indicadors de rendiment atractius, però també presenten inconvenients. Tot i que el consum mitjà ponderat del sistema en el moment del cicle operatiu és estable, el cablejat està molt carregat. A més, les bombes de calor amb un transportador de calor gasós no seran útils a les regions on no hi ha xarxes elèctriques centralitzades ni una font d’alimentació amb capacitat de càrrega suficient.
   
2. Instal·lacions del tipus evaporatiu, utilitzant una solució d'amoníac, tenir un cicle de treball basat en el procés d’evaporació d’una substància en punts d’ebullició baixos. La liqüefacció després del pas d'un intercanviador de calor extern es produeix sota l'acció d'una font d'energia. Aquest és un cremador de calor. Es pot utilitzar gairebé qualsevol combustible: sòlid, gasolina, dièsel, gas, querosè, en alguns casos - alcohol metílic. Per tant, les bombes de calor evaporatives són atractives en llocs on no hi ha electricitat. A més, l'elecció d'aquests equips pot empènyer el combustible barat d'un determinat tipus a la regió.
   

La naturalesa del mitjà de treball utilitzat en el sistema pot indicar molt sobre el rendiment de la planta i la potència. Per tant, les bombes de calor dels compressors de freon són capaces d’un agut agut, escalfant ràpidament l’habitació. Els models evaporatius d’amoníac per a aquestes proeses no són capaços. El seu mode d’ús preferit és l’operació estable i constant amb emissió de calor nominal.

Els avantatges de les bombes de calor i la viabilitat de la seva instal·lació

Com es diu en l'anunci, el principal avantatge de les bombes de calor és eficiència de calefacció. Fins a cert punt, funciona de la mateixa manera. Si la bomba de calor té un entorn d'enlairament d'energia que garanteix la lectura òptima de la temperatura, la instal·lació funciona de manera eficient, els costos de calefacció es redueixen al voltant del 70-80%. No obstant això, sempre hi ha casos en què la bomba de calor pot ser una inversió irracional.

L'eficiència de la bomba de calor es determina per les següents característiques tecnològiques:

• el paràmetre del límit limitant de la reducció de temperatura pel fluid de treball;
• diferència mínima de temperatures de l’intercanviador extern i del medi ambient, en què l’extracció de calor és molt petita;
• el nivell de consum d’energia i el retrocés d’una potència tèrmica útil.

La viabilitat d'utilitzar una bomba de calor depèn de diversos factors.

1. Territoris on aquest equip no mostra bons resultats - regions amb hiverns freds i baixes temperatures mitjanes diàries. En aquest cas, la bomba de calor no és capaç d’eliminar suficient calor de l’entorn, apropant-se de prop de la zona de zero eficiència. En primer lloc, es refereix als sistemes aire-aire.
2. Amb un augment del volum d'espai climatitzat, els paràmetres tecnològics de la bomba de calor augmenten gairebé de manera exponencial.Els intercanviadors de calor augmenten, augmenten la mida i el nombre de sondes d’immersió en aigua o terra. En un determinat moment, es requeria el cost de la bomba de calor per a la calefacció despeses per la seva instal·lació i manteniment, així com el pagament del consum d’energia són simplement inversions irracionals. És molt més barat crear un esquema de calefacció de gas clàssic amb una caldera.
3. Com més complex sigui el sistema, més car i més costós reparacions més problemàtiques en cas d’avaria. Aquesta és una addició negativa a la mida de la zona climatitzada i a les característiques de la zona climàtica.

El clàssic és bomba de calor i caldera de gas / combustible sòlidtreballant en un paquet. La idea és senzilla: els productes de combustió del combustible es mostren en un tub ample. Allotja el bescanviador de calor. En el sistema de calefacció i subministrament d’aigua calenta s’instal·len tancs d’emmagatzematge i una caldera de calefacció indirecta. L'equip (caldera i bomba) s'activa simultàniament quan cau la temperatura del fluid a la xarxa de distribució. Treballant en parelles, utilitzen gairebé completament l’energia de combustible que crema, mostrant indicadors d’eficiència gairebé màxims.

Es basa el sistema amb adaptació a les característiques ambientals bomba tèrmica, unitat de ventilador, pistola de calor de qualsevol classe. Amb una temperatura de l'aire exterior prou alta (fins a -5 ... -10 graus centígrads), la bomba de calor funciona normalment i proporciona una potència suficient per a la calefacció. La característica de disseny del sistema és la ubicació del seu intercanviador de calor extern en un conducte de ventilació separat. Quan la temperatura al carrer per sota de la marca òptima, l’aire subministrat s’escalfa amb una pistola de calor (dièsel, elèctric o de gas).

Val la pena assenyalar: la majoria dels esquemes que impliquen l'adaptació a la temperatura de l'aire o els paràmetres d'estabilització de la bomba de calor s'apliquen als dispositius aire-aire i aire-aigua. Altres sistemes, a causa dels intercanviadors de calor externs aïllats a terra o en aigua, no permeten la creació d'aquestes condicions de treball "hivernacle".

Característiques principals i càlcul de la potència de la bomba de calor

La racionalitat general de la instal·lació d’una bomba de calor per escalfar una casa s’estima, sobretot, sobre despeses financeres. Aquests inclouen:

• preu d’adquisició d’equips;
• costos d’instal·lació, que poden incloure obres terrestres;
• despeses de manteniment periòdic;
• cost aproximat per eliminar problemes freqüents.

Elecció del model de potència, com es va esmentar anteriorment, es basa en la necessitat general de subministrament de calor. Un càlcul aproximat per a una casa d'un pis de 10x10 metres (300 metres cúbics de volum) té aquest aspecte:

• té en compte la temperatura màxima negativa d’hivern (-20);
• es determina la diferència entre l'habitació i el medi ambient (20 - -20 = 40);
• es calculen les pèrdues de calor de les parets, segons les dades de referència del seu material (per a un maó el valor tabular és 1, la pèrdua de calor és 1x300x40 - 12000 quilocalories per hora o 13,5 kW).

La xifra resultant és un indicador de la potència mínima de la bomba de calor, que és suficient per escalfar la casa. Per seleccionar el model òptim, cal augmentar la característica com a mínim en un 50%. Això es fa pel fet que la bomba de calor a l'hivern haurà de treballar en condicions no òptimes, properes al punt més baix d'eficiència zero a la temperatura ambient. La xifra resultant de l’exemple considerat és d’uns 20 kW.

La segona part del càlcul és selecció de la capacitat del tanc d'emmagatzematge. Es recomana instal·lar aquesta part del sistema de manera que la bomba de calor pugui funcionar per un nombre limitat de cicles al dia.La documentació de l'equip proporciona recomanacions sobre la capacitat d’emmagatzematge de calor d’un índex cíclic específic. La xifra mitjana és de 30 litres per kilowatt amb 3 llançaments, 20 litres amb 5 llançaments. Per tant, per a la casa en aquest exemple, necessitareu un dipòsit d’emmagatzematge de 400 litres com a mínim durant cinc cicles de funcionament de la bomba de calor per dia.

Conclusió

Si, com a resultat de l’anàlisi del clima, de les fonts d’energia disponibles, de la naturalesa del sòl, s’ha decidit comprar una bomba de calor per a la calefacció, es recomana confiar el disseny del sistema als professionals. L'elecció òptima del model es basa no només en les característiques de l'equip i en la mecànica del seu treball. Els experts tindran en compte la transferència de calor del sòl, triaran un esquema combinat amb bona eficiència, calcularan la millor opció per dur a terme les obres del sòl. Per tant, el sistema de calefacció amb una bomba de calor, desenvolupat per professionals, no farà que trobeu sorpreses i lamenteu la vostra elecció.